RU2136993C1

RU2136993C1 - Hydrostatic differential

Info

Publication number: RU2136993C1
Application number: RU98102353A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Савин; А.Г. Савин
Original assignee: Савин Георгий Алексеевич; Савин Алексей Георгиевич
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: power engineering; transmissions of crawler and wheeled vehicles. SUBSTANCE: stator is installed in housing of differential accommodating bearing supports for drive shaft and two axle-shafts. Stator is engaged through gear train with drive shaft. Two hydraulic clutches installed in housing have common stator and two rotor and are connected with axle-shafts. Like pressure spaces between rotor and eccentric inner surface of stator are connected by pipe with valve. Other like spaces are connected by pipe through variable-capacity rotary-abutment pump installed on housing. This pump is driven by separate shaft. Operating liquid pressure fluctuation dampers are installed in pipes. EFFECT: provision of close control of angular speed differences of axle-shafts irrespective of difference in axle-shaft antitorque moments with preservation of average rotational speed and possibility of rotation of axle-shafts in opposite directions at stationary drive shaft. 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может быть использовано в трансмиссиях механических передач, в частности, в гусеничных транспортных средствах. The invention relates to power engineering and can be used in transmissions of mechanical transmissions, in particular, in tracked vehicles.

Известны зубчатые дифференциалы с коническими шестернями с механической блокировкой полуосей, предотвращающей их взаимное проворачивание (патент США N 3901102, кл. F 16 H 1/38, F 16 H 1/42, 1975). Known gear differentials with bevel gears with mechanical locking of the axle shafts, preventing their mutual rotation (US patent N 3901102, CL F 16 H 1/38, F 16 H 1/42, 1975).

Однако такое устройство не позволяет регулировать разницу угловых скоростей, что необходимо для гусеничных транспортных средств, и не допускает разницу крутящих моментов полуосей в разблокированном положении. However, such a device does not allow you to adjust the difference in angular speeds, which is necessary for tracked vehicles, and does not allow the difference in torque of the axle shafts in the unlocked position.

Известны зубчатые дифференциалы с управляемым торможением полуосей с помощью прижимных дисков (патент США N4679463, кл. F 16 H 1/45, 1987). Known gear differentials with controlled braking of the axle shafts using clamping discs (US patent N4679463, CL F 16 H 1/45, 1987).

Этому устройству также присущи недостатки: невозможность жесткого регулирования разницы угловых скоростей полуосей при разных моментах сопротивления, невозможность передачи на полуоси моментов разного знака (разворот на месте). This device also has inherent disadvantages: the impossibility of tightly controlling the difference in the angular velocities of the axle shafts at different moments of resistance, the impossibility of transmitting moments of a different sign on the half-axis (turning in place).

Описание гидрообъемных дифференциалов в патентной литературе не обнаружено. Description of hydrostatic differentials in the patent literature is not found.

Задачей изобретения является обеспечение жесткого регулирования разницы угловых скоростей полуосей независимо от разницы моментов сопротивления этих полуосей с сохранением средней скорости их вращения и с возможностью вращения полуосей в разных направлениях при неподвижном ведущем вале дифференциала, причем вышеупомянутое регулирование не должно приводить к заметному снижению КПД дифференциала. The objective of the invention is to provide tight control of the difference in angular velocities of the half-axles, regardless of the difference in the moments of resistance of these half-axes, while maintaining the average speed of their rotation and with the possibility of rotating the half-axes in different directions with a stationary differential drive shaft, the above-mentioned regulation should not lead to a noticeable decrease in the differential efficiency.

Указанный технический результат достигается за счет того, что гидрообъемный дифференциал содержит корпус с подшипниковыми опорами для размещения ведущего вала и двух полуосей, зубчатое зацепление ведущего вала со статором дифференциала, причем в корпусе дифференциала установлены две гидросцепные муфты с общим статором, которым является статор дифференциала, и двумя роторами, соединенными с полуосями, на корпусе установлен коловратный гидронасос переменной производительности с приводом от отдельного вала, при этом упомянутый насос снабжен предохранительным клапаном, краном и в нем установлен промежуточный элемент с возможностью диаметрального перемещения, причем одноименные полости давлений гидросцепных муфт соединены трубопроводом с краном, а другие одноименные полости соединены между собой трубопроводами через коловратный гидронасос и в этих трубопроводах установлены демпферы колебаний рабочего давления жидкости. The specified technical result is achieved due to the fact that the hydrostatic differential contains a housing with bearing supports for accommodating the drive shaft and two axles, gear engagement of the drive shaft with the differential stator, moreover, two hydraulic couplers with a common stator, which is the differential stator, are installed in the differential housing, and two rotors connected to the axle shafts, a rotary variable displacement hydraulic pump driven by a separate shaft is mounted on the casing; it is equipped with a safety valve, a crane and an intermediate element is installed in it with the possibility of diametrical movement, moreover, the pressure cavities of the same name of the hydraulic couplers are connected by a pipeline to the crane, and other cavities of the same name are connected by pipelines through a rotary hydraulic pump and vibration dampers of the working fluid pressure are installed in these pipelines.

На фиг. 1 представлена общая схема дифференциала; на фиг.2 - поперечный разрез гидросцепных муфт и гидронасоса с гидравлическими связями. In FIG. 1 shows a general differential circuit; figure 2 is a cross section of a hydraulic coupler and hydraulic pump with hydraulic connections.

Гидрообъемный дифференциал (фиг. 1) содержит корпус 1 с подшипниковыми опорами для размещения ведущего вала 2 и полуосей 3 и 4, зубчатое зацепление ведущего вала 2 с вращающимся статором дифференциала 5, включающее в себя шестерню 6, закрепленную на валу 2 и контактирующую с ней шестерню 7, закрепленную на вращающемся статоре дифференциала 5. The hydrostatic differential (Fig. 1) comprises a housing 1 with bearing supports for accommodating the drive shaft 2 and the axles 3 and 4, gear engagement of the drive shaft 2 with a rotating stator of differential 5, including a gear 6 mounted on the shaft 2 and the gear in contact with it 7 mounted on a rotating stator of differential 5.

В корпусе дифференциала установлены две гидросцепные муфты с общим статором 5, которым является статор дифференциала, и двумя роторами 8 и 9, которые соединены с полуосями 3 и 4 соответственно. На корпусе 1 установлен коловратный гидронасос 10 переменной производительности с приводом от отдельного вала 11. Входная и выходная гидравлические магистрали гидронасоса 10 соединены с магистралями статора 5 трубопроводами 12 и 13 с помощью неподвижных кольцевых шайб 14 с кольцевыми выточками 15 и уплотнениями 16. In the differential housing there are two hydraulic couplers with a common stator 5, which is the differential stator, and two rotors 8 and 9, which are connected to the axles 3 and 4, respectively. A variable-speed rotary pump 10 with a drive from a separate shaft 11 is installed on the housing 1. The inlet and outlet hydraulic lines of the hydraulic pump 10 are connected to the stator lines 5 by pipelines 12 and 13 using fixed ring washers 14 with ring recesses 15 and seals 16.

Насос 10 (фиг. 2) содержит корпус 17 с размещенным внутри пустотелым ротором 18, вращающимся в подшипниковых опорах 17 и соединенным с валом 11, внутри ротора размещен свободно перемещаемый в диаметральном направлении вал 19, на котором закреплены лопасти 20, контактирующие с ротором 18 через вкладыши 21. The pump 10 (Fig. 2) contains a housing 17 with a hollow rotor 18 located inside, rotating in the bearing bearings 17 and connected to the shaft 11, a shaft 19 freely movable in the diametrical direction, on which the blades 20 are mounted, which are in contact with the rotor 18 through liners 21.

Между ротором 18 и корпусом 17 размещен цилиндрический промежуточный элемент 22, перемещаемый в диаметральном направлении в направляющих 23 корпуса 17 с помощью штока 24. В корпусе 17 установлены предохранительный клапан 25 и кран 26, соединяющие между собой полости высокого и низкого давлений насоса. Between the rotor 18 and the housing 17 there is a cylindrical intermediate element 22, which is moved in the diametrical direction in the guides 23 of the housing 17 using the rod 24. In the housing 17 there is a safety valve 25 and a valve 26 connecting the high and low pressure cavities of the pump.

Роторы 8 и 9 выполнены пустотелыми, внутри них размещены свободно перемещаемые в диаметральном направлении валы 27 и 28, на которых закреплены лопасти 29 и 30, контактирующие с роторами через вкладыши 31 и 32 соответственно. The rotors 8 and 9 are hollow, inside them are placed shafts 27 and 28, which are freely movable in the diametrical direction, on which the blades 29 and 30 are fixed, which contact the rotors through the liners 31 and 32, respectively.

Одноименные полости 33 муфт полуосей (высокого или низкого давлений в зависимости от направления вращения) соединены трубопроводом 34 с краном 35. Другие одноименные полости 36 муфт полуосей соединены между собой трубопроводами 12 и 13 через зоны высокого или низкого давлений 37 и 38 насоса 10. В трубопроводах 12 и 13 установлены демпферы колебаний рабочего давления жидкости 39, одновременно исполняющие роль гидрокомпенсаторов термических расширений жидкости (в трубопроводе 12 демпфер 39 на чертежах не показан). Жидкость за счет возможных утечек через уплотнения поступает в полость корпуса 1 и с помощью трубопровода с обратными клапанами поступает в магистраль низкого давления дифференциала (на чертежах не показан). The same cavity 33 of the half shaft couplings (high or low pressure depending on the direction of rotation) are connected by a pipe 34 to the crane 35. Other cavities of the same name 36 half shaft coupling are connected by pipelines 12 and 13 through the high or low pressure zones 37 and 38 of the pump 10. In the pipelines 12 and 13, dampers of oscillations of the working pressure of the liquid 39 are installed, which simultaneously play the role of hydraulic compensators for thermal expansion of the liquid (in the pipeline 12, the damper 39 is not shown in the drawings). The liquid due to possible leaks through the seals enters the cavity of the housing 1 and through a pipeline with check valves enters the differential low pressure line (not shown in the drawings).

Устройство работает следующим образом. Возможны 4 режима работы:
1) Кран 26 закрыт, кран 35 открыт, элемент 22 занимает нейтральное соосное с ротором и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 17 положение, насос 10 работает как гидрозамок, муфты полуосей сцеплены, угловые скорости полуосей одинаковые и не зависят от разницы моментов сопротивления полуосей;
2) Кран 26 закрыт, кран 35 открыт, элемент 22 смещен в диаметральном направлении, жидкость за счет вращения ротора 18 насоса 10 перекачивается по трубопроводам 12 и 13, заставляя роторы 8 и 9 вращаться относительно статора в разных направлениях, а с учетом одного направления вращения статора дифференциала 5 полуоси 3 и 4 вращаются с разными скоростями, при этом, если моменты сопротивления полуосей равны, то крутящий момент на ведущем валу 11 должен компенсировать только гидравлические и механические потери внутри устройства, так как давления на входе и выходе с насоса 10 будут равны;
3) Кран 35 закрыт, дифференциал заблокирован независимо от положения элемента 22 и крана 26 (при несоосном положении элемента 22 срабатывает предохранительный клапан 25 при вращающемся роторе 18 с валом 11);
4) Краны 35 и 26 открыты - устройство работает как обычный зубчатый конический дифференциал без блокировки, обеспечивая свободный переток жидкости по трубопроводам 34, 12, 13, при этом моменты, прилагаемые к роторам 8 и 9 с ведущего вала 2, будут равны вследствие равенства давлений в одноименных полостях муфт независимо от разности угловых скоростей полуосей.The device operates as follows. 4 operating modes are possible:
1) The crane 26 is closed, the crane 35 is open, the element 22 is in neutral position coaxial with the rotor and the inner cylindrical surface of the housing 17, the pump 10 works as a hydraulic lock, the half-shaft couplings are engaged, the angular speeds of the half-axes are the same and do not depend on the difference in the moments of resistance of the half-axes;
2) The valve 26 is closed, the valve 35 is open, the element 22 is displaced in the diametric direction, the liquid is pumped through pipelines 12 and 13 due to the rotation of the rotor 18 of the pump 10, forcing the rotors 8 and 9 to rotate relative to the stator in different directions, and taking into account one direction of rotation the stator of differential 5 of the axle shafts 3 and 4 rotate at different speeds, while if the moments of resistance of the axle shafts are equal, then the torque on the drive shaft 11 should only compensate for hydraulic and mechanical losses inside the device, since the inlet pressure output from the pump 10 will be equal;
3) The crane 35 is closed, the differential is locked regardless of the position of the element 22 and the crane 26 (when the element 22 is not aligned, the safety valve 25 is activated when the rotor 18 rotates with the shaft 11);
4) Cranes 35 and 26 are open - the device operates as a conventional gear conical differential without blocking, providing free flow of fluid through pipelines 34, 12, 13, while the moments applied to the rotors 8 and 9 from the drive shaft 2 will be equal due to equal pressures in the cavities of the same name couplings, regardless of the difference in angular velocities of the axle shafts.

Возможные пульсации давлений в устройстве сглаживаются демпферами 39. Possible pressure pulsations in the device are smoothed out by dampers 39.

Работа и состав устройства не изменяются, если статор дифференциала 5 будет разделен на 2 части, которые будут вращаться с одинаковыми скоростями от отдельных приводов. The operation and composition of the device does not change if the differential stator 5 is divided into 2 parts, which will rotate at the same speeds from individual drives.

Если вал 11 вращается, а вал 2 неподвижен, то при диаметральном смещении элемента 22 полуоси будут вращаться в разных направлениях (разворот на месте). If the shaft 11 rotates, and the shaft 2 is stationary, then with a diametrical displacement of the element 22, the axle shafts will rotate in different directions (turn in place).

Claims

Гидрообъемный дифференциал, содержащий корпус с подшипниковыми опорами для размещения ведущего вала и двух полуосей, зубчатое зацепление ведущего вала со статором дифференциала, отличающийся тем, что в корпусе дифференциала установлены две гидросцепные муфты с общим статором, которым является статор дифференциала, и двумя роторами, соединенными с полуосями, на корпусе установлен коловратный гидронасос переменной производительности с приводом от отдельного вала, при этом упомянутый насос снабжен предохранительным клапаном, краном и в нем установлен промежуточный элемент с возможностью диаметрального перемещения, причем одноименные полости давлений гидросцепных муфт соединены трубопроводом с краном, а другие одноименные полости соединены между собой трубопроводами через коловратный гидронасос и в этих трубопроводах установлены демпферы колебаний рабочего давления жидкости. Hydro-volume differential, comprising a housing with bearings for accommodating the drive shaft and two axles, gearing of the drive shaft with the differential stator, characterized in that the differential case has two hydraulic couplers with a common stator, which is the differential stator, and two rotors connected to semi-axes, a rotary variable displacement hydraulic pump with a drive from a separate shaft is installed on the housing, while the said pump is equipped with a safety valve, a crane and an intermediate element mounted therein, with a diametric movement, wherein the same name space gidrostsepnyh clutch pressure conduit connected with a crane, and other cavities of the same name are interconnected through conduits rotatory hydraulic pump and piping installed in these dampers working fluid pressure fluctuations.