Ведучий міст ситкарьова для транспортного засобу

1. Ведучий міст для транспортного засобу, що включає картер, ведучий вал, головну передачу у вигляді зубчастого зачеплення ведучої і веденої шестерень, корпус диференціала, розташований на підшипниках у картері, жорстко з'єднаний з веденою шестірнею і виконаний з центральним отвором, два ведені вали, кінці яких з боку корпуса диференціала споряджені зовнішніми гвинтовими нарізками, спрямованими протилежно одна одній, і на внутрішніх торцях яких є заглибини з принаймні одним тілом кочення, наприклад кулькою, з'єднуючу втулку, що проходить співвісно крізь центральний отвір корпусу диференціала з можливістю осьового переміщення в ньому, має на кінцях своєї внутрішньої циліндричної поверхні заглибини, наприклад півсферичні, і рухомо з'єднує ведені вали з можливістю переміщення по них за допомогою її зачеплення з їх зовнішньою гвинтовою нарізкою через тіла кочення, встановлені в заглибинах на кінцях внутрішньої циліндричної поверхні цієї втулки і контактуючі з гвинтовою нарізкою ведених валів, споряджених обмежувачами переміщення по них з'єднуючої втулки у вигляді бортиків, виконаних на валах, і C2 2 (19) 1 3 80747 транспортний засіб, наприклад автомобіль. Якщо ж одне з ведучих коліс автомобіля почне пробуксовувати під час руху по слизькій ділянці, то створюються умови, що викликають боковий занос автомобіля. Це може призвести до аварії. Відомий ведучий міст автомобіля, у якому для усунення вищевказаних недоліків використовується кулачковий диференціал підвищеного тертя [2]. Кулачковий диференціал забезпечує передачу крутного моменту на обидва ведучі колеса і виключає можливість зупинки одного ведучого колеса при пробуксовці іншого. Однак через підвищене тертя в елементах кулачкового диференціала збільшуються витрати потужності і він не чутливий до крути х поворотів, на яких внутрішнє ведуче колесо все-таки пробуксовує. Цей недолік відсутній у вищезгаданих планетарних диференціалах [1]. Тому кулачкові диференціали не одержали помітного застосування, і широке застосування у ведучи х мостах збереглося лише за планетарними диференціалами з конічними шестірнями. Найбільш близьким по конструкції до винаходу, що заявляється, є ведучий міст Ситкарьова для транспортного засобу, що забезпечує обмежене автоматичне саморегулювання швидкостей обертання двох ведених валів (півосей) [3]. Цей ведучий міст включає картер, ведучий вал, головну передачу у вигляді зубчастого зачеплення ведучої і веденої шестерень, корпус диференціала, розташований на підшипниках у картері, жорстко з'єднаний з веденою шестірнею і виконаний з фігурним центральним отвором, два ведені вали, виконані з гвинтовою різзю, елемент, рухомо з'єднуючий ведені вали за допомогою його зачеплення з їх гвинтовою різзю через тіла кочення, який проходить крізь фігурний отвір корпусу диференціала співвісно йому, має поперечний переріз, що відповідає конфігурації цього отвору і встановлений з можливістю осьового переміщення в ньому, а також спіральні пружини. З'єднуючий елемент виконаний у вигляді фігурної втулки з внутрішньою циліндричною поверхнею, що має на кінцях цієї поверхні заглибини, наприклад напівсферичні, а кінці ведених валів з боку корпусу диференціала споряджені зовнішньою різзю і рухомо закріплені у втулці з можливістю обертання, при цьому втулка може переміщуватися відносно ведених валів за допомогою тіл кочення, наприклад кульок, встановлених у заглибинах втулки і контактуючих з різзю ведених валів. Ведені вали споряджені обмежувачами переміщення по них втулки у вигляді бортиків, виконаних на цих валах, і спіральних пружин, розташованих між бортиками і торцями втулки. На вн утрішніх торцях ведених валів є заглибини з тілами кочення, наприклад кульками. Недоліком такої конструкції ведучого моста (прототипу) є обмеження автоматичного саморегулювання швидкостей обертання ведучих коліс малими кутами повороту транспортного засобу, після чого відбувається блокування диференціала, при якому ведучі колеса 4 обертаються з однаковою швидкістю, тобто з відносною пробуксовкою коліс при більшій величині кутів повороту, що буде викликати підвищений знос шин. Задачею, на вирішення якої спрямований винахід, є вдосконалювання конструкції прототипу з метою забезпечення автоматичного саморегулювання швидкостей обертання ведучих коліс без обмеження кута безупинного повороту транспортного засобу, тобто при кута х повороту більших ніж 270°. Досягається вирішення цієї задачі завдяки новій конструкції корпуса диференціала, з'єднуючої втулки і ведених валів. Суть запропонованого технічного рішення полягає в тому, що у відомому ведучому мосту для транспортного засобу, який включає картер, ведучий вал, головну передачу у вигляді зубчастого зачеплення ведучої і веденої шестерень, корпус диференціала, розташований на підшипниках у картері, жорстко з'єднаний з веденою шестірнею і виконаний з центральним отвором, два ведені вали, кінці яких з боку корпуса диференціала споряджені зовнішніми гвинтовими нарізками, спрямованими протилежно одна одній, і на внутрішніх торцях яких є заглибини з принаймні одним тілом кочення, наприклад кулькою, з'єднуючу втулку, що проходить співвісно крізь центральний отвір корпусу диференціала з можливістю осьового переміщення в ньому, має на кінцях своєї внутрішньої циліндричної поверхні заглибини, наприклад напівсферичні, і рухомо з'єднує ведені вали з можливістю переміщення по них за допомогою її зачеплення з їх зовнішньою гвинтовою нарізкою через тіла кочення, встановлені в заглибинах на кінцях внутрішньої циліндричної поверхні цієї втулки і контактуючі з гвинтовою нарізкою ведених валів, споряджених обмежувачами переміщення по них цієї втулки у вигляді бортиків, виконаних на валах, і спіральних пружин, розташованих між бортиками і торцями втулки, відповідно заявленому винаходу, центральний отвір корпусу ди ференціала виконаний круглим, на циліндричній поверхні цього отвору є заглибини, наприклад напівсферичні, які розташовані рядами, паралельними осі отвору, на зовнішній циліндричній поверхні з'єднуючої втулки виконані відповідні рядам цих заглибин поздовжні канавки, з якими контактують тіла кочення, наприклад кульки, розташовані у заглибинах корпусу диференціала, при цьому гвинтова нарізка на кожному веденому валу виконана у виді однієї гвинтової канавки і доповнена поздовжньою канавкою, перетинаючою гвинтову канавку і з'єднуючою її кінці, а на кожному з кінців внутрішньої циліндричної поверхні з'єднуючої втулки виконано по одній заглибині, наприклад напівсферичній, в якій встановлена кулька, що входить в зачеплення з гвинтовою канавкою відповідного веденого вала. На циліндричній поверхні ведених валів біля їхніх внутрішніх торців можуть бути виконані напівсферичні заглибини, у кожній з яких розміщена кулька. Поздовжні канавки на ведених валах можуть бути розміщені 5 80747 паралельно або під малим кутом до осі цих валів, а гвинтові канавки на одному веденому валі спрямовані за годинниковою стрілкою, а на іншому - проти годинникової стрілки. Рішень, що характеризуються сукупністю ознак заявленого винаходу, у доступних джерелах інформації не знайдено і порівняльний аналіз запропонованого пристрою з конструкціями відомих ведучих мостів дозволяє зробити висновок про те, що заявлена конструкція відрізняється від відомих наявністю нових суттєвих ознак, тобто вона відповідає критерію «новизна». При вивченні інших технічних рішень не виявлено впливу сукупності відрізняючих ознак заявленого винаходу на розширення функціональних можливостей конструкції прототипу. Це свідчить про творчий характер запропонованого рішення, тобто про його відповідність критерію «винахідницький рівень». Суть винаходу пояснюється кресленнями на фігурах 1, 2 і 3. На фіг. 1 схематично зображений загальний вид запропонованого пристрою з поздовжнім розрізом його середньої частини,, на фіг. 2 - схема розташування і напрямку гвинтових і поздовжніх канавок на ведених валах, а на фіг. 3 показаний поперечний переріз запропонованого пристрою. Заявлений ведучий міст включає картер 1, у підшипниках якого установлені ведучий вал 2, головну передачу у вигляді зубчастого зачеплення ведучої 3 і веденої 4 шестерень, корпус 5 диференціала, жорстко з'єднаний з веденою шестірнею 4. У корпусі 5 диференціала виконаний круглий циліндричний отвір б, на внутрішній поверхні якого розміщені напівсферичні заглибини 7 чотирма рядами, паралельними осі отвору. На поперечному перерізі ряди заглибин 7 розташовані під прямими кутами. В отворі 6 співвісно встановлена з'єднуюча циліндрична втулка 8, на зовнішній поверхні якої відповідно рядам заглибин 7 маються чотири поздовжні канавки 9, контактуючі з кульками 10, розташованими в заглибинах 7. Ці кульки зменшують тертя при осьовому переміщенні втулки 8 відносно корпусу 5 диференціала. На кожному з кінців втулки 8 на її внутрішній циліндричній поверхні 11 виконано по одній заглибині 12, наприклад напівсферичній. Ведені вали (півосі) 13 і 14 на своїх кінцях з боку корпусу 5диференціала виконані з протилежно спрямованими зовнішніми гвинтовими нарізками у вигляді гвинтової канавки 15. Кінці кожної гвинтової канавки 15 з'єднані поздовжньою канавкою 16, що перетинає цю гвинтову канавку. При цьому в заглибинах 12 на втулці 8 встановлені кульки 17, що передають крутний момент від втулки 8 веденим валам 13 і 14 через контакт цих кульок з гвинтовими канавками 15 цих валів. На внутрішніх, торцях цих валів виконані заглибини 18, наприклад напівсферичні, у яких встановлена кулька 19, що забезпечує необхідний зазор між торцями валів і цим самим можливість обертання їх один відносно іншого. На кожному з валів 13 і 14 виконані бортики 20 і встановлені спіральні 6 пружини 21, які (20 і 21) обмежують переміщення по цих валах втулки 8. Завдяки обпиранню на підшипники картера 1 бортики 20 перешкоджають зсуву ци х валів убік від корпусу 5 диференціала. При середньому (як вихідному) положенні втулки 8 ліва кулька 17 знаходиться в позиції 22, а права - в позиції 23 (фіг. 2). При поворотах ліва кулька 17 досягає по гвинтовій канавці 15 крайніх положень 24 і 25, а права кулька 17 - крайніх положень 26 і 27. На кінцях ведених валів 13 і 14 зроблені заглибини 28, наприклад напівсферичні, у яких розташовані кульки 29, що центрують положення кінців цих валів у втулці 8. Робота запропонованого пристрою здійснюється таким чином. Рух машини відбувається при передачі обертання від ведучого вала 2 через ведучу шестірню 3 на ведену шестірню 4, що приводить в обертання корпус 5 диференціала і через кульки 10 втулку 8. Ця втулка передає крутний момент на ведені вали (півосі) 13 і 14 через кульки 17, що забезпечують вн утрішнє зачеплення втулки 8 із гвинтовою канавкою 15 цих валів. Гвинтові канавки 15 виконані на цих валах протилежними по напрямку (фіг. 2) і орієнтовані таким чином, що при русі машини вперед кульки 17 прагнуть зблизити півосі 13 і 14 через їхні гвинтові канавки 15. Цьому перешкоджає встановлена у їх торцях кулька 19, тому кульки 17 змушують обертатися разом із втулкою 8 півосі 13 і 14. При русі машини назад кульки 17 прагнуть віддалити ці півосі друг від друга через їхні гвинтові канавки 15, але цьому перешкоджають бортики 20, що упираються у відповідні підшипники картера 1. Тому кульки 17 змушують обертатися разом із втулкою 8 ведені півосі 13 і 14 у зворотному напрямку. При поворотах машини різні швидкості обертання лівого і правого ведучих коліс обумовлені різними моментами опору їхньому обертанню і забезпечуються переміщеннями кульок 17 по гвинтових канавках 15, що приводить до відповідного зсуву втулки 8 відносно півосей 13 і 14. Таке переміщення втулки 8 відносно півосей викликає стиск лівої чи правої пружини 21. Запропонована конструкція ведучого моста (як і в прототипі) здійснює наступний взаємозв'язок швидкостей її півосей: n3 + nв = 2nд, при цьому nз = nд + 0,5n з-в, nв = nд - 0,5n з-в, nз-в = a t/d, де nз - число обертів зовнішнього ведучого колеса, тобто зовнішнього по відношенню до повороту машини, nв - число обертів внутрішнього ведучого колеса, тобто внутрішнього по відношенню до повороту машини, nд - число обертів веденої шестірні і відповідно корпусу ди ференціала, nз-в число додаткових обертів зовнішнього ведучого колеса по відношенню до внутрішнього ведучого колеса, d - діаметр ведучи х коліс, t - ширина колії (відстань між зазначеними зовнішнім і внутрішнім ведучими колесами), a - кут безупинного повороту машини. Наприклад, при русі автомашини вперед і повороті її праворуч на a = 90° (тобто на p / 2 = 1,57 радіан) ліве колесо (на півосі 13) є зовнішнім 7 80747 при повороті і буде швидше обертатися, а обертання правого колеса (на півосі 14) відповідно сповільниться. При цьому лівий кінець втулки 8 буде лівою кулькою 17 переміщений вправо на 0,5 nз-в = 0,785 оберту по лівій півосі 13, а правий кінець втулки 8 буде одночасно правою кулькою 17 зміщений по правій півосі 14 вправо на ці ж 0,785 оберту. Це означає, що ліва піввісь 13 додатково одержує обертання (за рахунок відносного викручування її з втулки 8) на ці ж 0,785 оберту, а права піввіcь 14 зменшує обертання (за рахунок відносного вкручування при цьому втулки 8 на праву піввісь 14) на ці ж 0,785 оберту. В цілому, ліве ведуче колесо зробить при розглянутому повороті на 90 більше обертів, чим праве, усього на nз-в = 1,57 оберту. Зсув втулки 8 вправо по півосі 14 приведе до стиску правої пружини 21, при цьому ліва пружина 21 збереже своє положення на лівій півосі 13. Якби поворот праворуч здійснювався на кут а = 2 радіан = 114,65°, то ліва кулька 17 по гвинтовій канавці 15 з вихідного положення 22 дійшла б до крайнього правого положення 24 на лівій - півосі 13 і вийшла б на ліву поздовжню канавку 16 (фіг. 2), одночасно права кулька 17 з вихідного положення 23 дійшла б до правого крайнього положення 26 на правій півосі 14 і вийшла б на праву поздовжню канавку 16. Це дозволило б правій стиснутій пружині 21 перемістити втулку 8 назад у ви хідне положення, тому що кульки 17 вільно рухалися б при цьому по поздовжніх канавках 16. Таким чином, дати можливість втулці 8 повертатися у ви хідне положення є призначення поздовжніх канавок 16, виконаних для цієї мети паралельно чи під малим кутом до осі півосей. При меншому повороті, наприклад праворуч на 90°, ліва і права кульки 17 ще не доходять до крайнього положення на півосях 13 і 14 (відповідно до положень 24 і 26). При наступному повороті праворуч ці кульки доходять до крайнього положення і тоді під дією правої стиснутої пружини 21 втулка 8 повертається у ви хідне положення, щоб почати новий свій цикл руху по півосях. При великих безупинних поворотах машини в одну сторону повторюється зсув втулки 8 з поверненням у вихідне положення циклічно через кут 114,65°. Наприклад, при повороті в зворотну сторону (180° = 114,65° + 65, 35°) відбувається одне повернення втулки 8, а при повному повороті на одному місці (360° = 114,65° + 114,65° + 114,65° + 16,05°) відбувається три повернення втулки 8 у вихідне положення. Величина циклічного зсуву втулки 8 в одну й іншу сторону від вихідного положення дорівнює кроку гвинтової канавки (близько 20 - 40 мм). Як і в прототипі [3], головна передача може бути виконана у вигляді конічної чи циліндричної зубчастої передачі або ремінної зубчастої передачі. Отже, запропонований ведучий міст Ситкарьова забезпечує для колісних транспортних засобів (легкових і вантажних автомобілів, автобусів і тролейбусів, колісних тракторів і комбайнів і їм подібних машин) автоматичну саморегуляцію швидкостей обертання ведучих 8 коліс при поворотах машини на будь-який кут у порівнянні з прототипом [3], і виключає пробуксовування і одного ведучого колеса стосовно іншого ведучого колеса в порівнянні з використовуваними зараз диференціалами у вигляді планетарної зубчастої передачі з конічними шестернями [1], тобто виключає, поперше, зупинку машини при попаданні одного ведучого колеса на слизьке чи мулисте місце, подруге, бокове занесення машини, що підвищує стійкість її руху і цим самим запобігає дорожній аварії. Джерела інформації 1. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин / М.- Машиностроение,- 1969, с. 307-309 2. Боровских Ю.И. и др. Устройство автомобилей / М,- Высш. Школа, 1983, с. 119 3. Патент України на винахід № 73245, м. кл.. В 60 К 17/00, F 16 Н 1/00, опубл. 15.06.2005, бюл. № 6 за 2005 р. – прототип.