ВЫХОДНОЙ УЗЕЛ РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относятся к транспортному машиностроению, в частности к безрельсовым наземным транспортным средствам. В частности полезная модель касается усовершенствования раздаточной коробки (РК) для полноприводного автомобиля типа Шевроле Нива.
Характеристики подвески внедорожника Шевроле Нива или иного по названию автомобиля, созданного на базе автомобиля Нива и полного ее привода весьма впечатляют. Однако, при условии эксплуатации этого автомобиля на дорогах без асфальтового покрытия, или попросту, на дорогах с невысоким качеством дорожного покрытия, очень быстро проявляется очевидный дефект. На пробеге 20000-40000 км автолюбители - владельцы Нивы сталкиваются с проблемой резонансных вибраций в трансмиссии, передающихся на кузов. Как таковая, вибрация - конструктивно неизбежная составляющая в трансмиссии Шевроле Нивы и с ней достаточно успешно борется штатная подвеска раздаточной коробки передач. Но резонанс - явление очень опасное, которое способно очень быстро разрушать узлы и детали агрегатов и кузова автомобиля.
РК служит для изменения величины крутящего момента и распределения его между передним и задним мостами. Коробка имеет две передачи с передаточными числами 1,20 и 2,135. Передний и задний мосты приводятся постоянно и связаны межосевым дифференциалом 1, делящим крутящий момент поровну. Для повышения проходимости автомобиля дифференциал можно блокировать, при этом передний и задний приводные валы становятся жестко связанными между собой (их частоты вращения равны). Вал 2 привода переднего моста передним концом опирается на шариковый подшипник 3 в крышке 4 привода переднего моста. Внутреннее кольцо подшипника зажато между буртиком вала и упорным кольцом самоконтрящейся гайкой фланца вала. От осевого смещения подшипник зафиксирован стопорным кольцом, входящим в канавку картера привода переднего моста. Задний шлицевой конец вала соединен с шестерней 5 привода переднего моста дифференциала 1. Прямозубая шестерня на валу служит для блокировки дифференциала. Конструкция и установка вала привода заднего моста аналогична (фиг.1) («Раздаточная коробка автомобиля "Шевроле Нива" (Chevrolet Niva)», описание и рисунок, выложенные в Интернет в режиме онлайн по адресу: http://chevy.dopinfo.com/19/index.htm).
При проектировании раздаточной коробки передач (РКП) был сделан просчет. В задней и передней крышках РКП приводов карданных валов были поставлены подшипники 6305. Их установка должна выполняться «внатяг» для выборки технологического зазора в самом подшипнике. Но при такой установке этих подшипников в крышку РК, выполненную из алюминиевого сплава, этот натяг очень быстро исчезает из-за неспособности таких сплавов быть упругими длительное время в условиях термических перепадов и механических вибраций. В связи с выше обозначенным, под воздействием экстремальных условий эксплуатации (в которых должен эксплуатироваться внедорожник) появляется люфт сначала в подшипниках, а затем и в крышках РКП. Из-за возникшего люфта у карданных валов появляется возможность увеличивать амплитуду своих колебаний при вращении, возникающих из-за нарушений правила шарнира Гука (продиктованных оптимизацией компактности автомобиля). На определенных диапазонах частоты вращения карданных валов, из-за увеличения их амплитуды, возникает резонанс между колебаниями самих карданных валов и колебаниями РК, качающейся на упругих опорах.
В настоящее время для уменьшения шума и резонансных явлений на практике для автомобилей Шевроле Нива применяется новое техническое решение, получившее коммерческое название «Бархатная раздатка». Это решение заключается в том, что в каждый выходной узел РК монтируются двухрядные импортные подшипники и сальники, запрессованы в заднюю крышку РК и муфту отключения переднего моста, позволяющие устранить люфт (вибрации) и течи масла на фланцах РК и тем самым повысить комфорт при эксплуатации автомобиля (статья «ТЮНИНГ НАРУЖНОГО ВИДА НИВЫ И Ш/НИВЫ», автор Павел, выложенная 02.07.2009 г.на сайте «Форум любителей Шевроле Нива и ВАЗ Нива» в Интернет по адресу: http://site.autocentre.ua/tuning_niva/).
В результате такой модернизации создается модернизированный выходной узел раздаточной коробки полноприводного автомобиля Шевроле Нива, содержащий выходной вал для привода ведущего моста, смонтированный в полости втулочной части фланцевой крышки и опирающийся на импортного производства двухрядный шариковый подшипник, закрепленный в полости втулочной части фланцевой крышки.
Данное решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Особенностью данного решения является то, что снижение шума и вибрации достигается заменой однорядного шарикового подшипника на двухрядный шариковый подшипник, установленный в посадочное место демонтируемого однорядного шарикового подшипника. Замена сальников (уплотнений) отечественного производства на импортные позволяет исключить протески масла из подшипниковой полости, что, естественно, повышает надежность бездефектной работы подшипникового узла и исключает его износ. Ко всему прочему, двухрядный юлок шарикового подшипника имеет возможность компенсировать колебания выходного вала (угловые и поперечные) в большем диапазоне, чем однорядный шариковый подшипник отечественного производства, порой работающий при недостатке смазочного агента. Такое решение позволяет существенно увеличить срок службы выходного узла до момента появления усиленных вибраций и шума. Но со временем, ранее описанный дефект резонансного происхождения все-таки проявляется, так как крышка, выполненная из алюминиевого сплава, теряет функцию опоры для блока подшипника. Это определено тем, что подшипниковый блок имеет узкую опорную поверхность, которая образует в теле крышки локальные деформации по месту размещения наружного кольца этого блока.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по конструктивному укреплению опоры валов в задней и передней крышках РК для устранения люфтов и появляющейся свободной амплитуды колебаний карданных валов.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективной эксплуатационной надежности, тихоходности (бесшумности работы) и увеличении моторесурса всей схемы трансмиссии Шевроле Нивы.
Этот технический результат для первого примера исполнения достигается за счет того, что в выходном узле раздаточной коробки, преимущественного полноприводного автомобиля Шевроле Нива или созданного на базе автомобиля Нива, содержащем выходной вал для привода ведущего моста, смонтированный в полости втулочной части фланцевой крышки и опирающийся на подшипниковую опору в полости втулочной части фланцевой крышки, фланцевая крышка выполнена из чугуна, а подшипниковая опора представляет собой два смежно расположенных однорядных шариковых подшипника, размещенных на выходном валу во втулочной части фланцевой крышки.
Технический результат для второго примера исполнения достигается за счет того, что выходной узел раздаточной коробки, преимущественного полноприводного автомобиля Шевроле Нива или созданного на базе автомобиля Нива, содержащий выходной вал для привода ведущего моста, смонтированный в полости втулочной части фланцевой крышки, выполненной из алюминиевого сплава, и опирающийся на подшипниковую опору в полости втулочной части фланцевой крышки, снабжен стальной втулкой, закрепленной во втулочной части фланцевой крышки, а подшипниковая опора представляет собой два смежно расположенных однорядных шариковых подшипника, размещенных на выходном валу внутри стальной втулки.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - выходной узел РК, прототип;
фиг.2 - выходной узел РК по полезной модели, первый пример исполнения;
фиг.3 - выходной узел РК по полезной модели, второй пример исполнения.
Выходной узел раздаточной коробки полноприводного автомобиля Шевроле Нива или иного полноприводного автомобиля, выполненного на базе автомобиля Нива, содержит выходной вал 2 для привода ведущего моста (не показан), смонтированный в полости втулочной части фланцевой крышки 4 и опирающийся на подшипниковую опору, закрепленный в полости втулочной части фланцевой крышки 4. Крутящий момент через одну из передач раздаточной коробки поступает на корпус дифференциала 1 и передает вращение шестерням привода переднего и заднего моста. С каждой такой шестерней связан соответствующий выходной вал 2. На концах валов 2 закреплены фланцы 6 с элементами присоединения.
В рамках настоящей полезной модели предлагается укрепить конструктивно подшипниковые опоры валов 2 в задней и передней крышках РК для устранения люфтов и появляющейся свободной амплитуды колебаний карданных валов. И, таким образом, увеличить моторесурс всей схемы трансмиссии Шевроле Нивы.
Как видно из фиг.1 (прототип), вал 2 имеет одну опору на корпус крышки РК в виде шарикового подшипника 6305. В результате сил, действующих на вал 2 и обозначенных векторами черного цвета, в местах, обозначенных стрелками с позициями 7, появляется интенсивный износ и зазоры между алюминиевым телом крышек и наружными обоймами подшипников. Вал 2 начинает качаться на своей единственной опоре. Из-за возникшего люфта у карданных валов появляется возможность увеличивать амплитуду своих колебаний при вращении, возникающих из-за нарушений условий работы шарнира Гука. На определенных диапазонах частоты вращения карданных валов, из-за увеличения их амплитуды, возникает резонанс между колебаниями самих карданных валов и колебаниями РК, качающейся на упругих опорах.
Принципиальность нового решения заключается в конструктивном изменении крышек 4 и в применении другого материала для их изготовления. Также, в связи с изменением крышек, меняются и линейные размеры валов 2 в крышках. В результате каждый из валов в крышках РК получает гораздо более широкую опору, а точнее две опоры - по два подшипника. Причем, эти подшипники установлены в стальные втулки с необходимым технологическим натягом, что дает гарантию длительной нормальной работы подшипников 6305, отечественного производства. Устраняется возможность появления люфтов на фланцах РК и ограничивается амплитуда колебания карданных валов вместе с фланцами РК. Испытания пробного изделия полностью подтвердили правильность вышеизложенного. Резонансные явления, после замены штатных крышек на новые, более не наблюдались, существенно увеличился ресурс всех агрегатов трансмиссии, даже в условиях бездорожья.
На фиг.2 представлен первый пример (промышленный) исполнения выходного узла РК полноприводного автомобиля Шевроле Нива. Выходной узел раздаточной коробки для этого автомобиля или автомобиля, созданного на базе автомобиля Нива, содержит выходной вал 2 для привода ведущего моста (переднего или заднего), смонтированный в полости втулочной части фланцевой крышки 4 и опирающийся на подшипниковую опору в полости втулочной части фланцевой крышки. При этом фланцевая крышка 4 выполняется из чугуна, а подшипниковая опора представляет собой два смежно расположенных однорядных шариковых подшипника 8, размещенных на выходном валу во втулочной части фланцевой крышки. Так как жесткость чугунной крышки существенно выше прочности крышки из алюминиевого сплава, то нагрузки, передающиеся на крышку через смежно расположенные подшипники, не деформируют посадочные поверхности под подшипники.
На фиг.3 представлен второй пример (ремонтный) исполнения выходного узла РК полноприводного автомобиля Шевроле Нива Выходной узел раздаточной коробки полноприводного автомобиля Шевроле Нива или созданного на базе автомобиля Нива, так же содержит выходной вал 2 для привода ведущего моста, смонтированный в полости втулочной части фланцевой крышки 4, которая выполнена как и в прототипе из алюминиевого сплава. Узел снабжается стальной втулкой 9, которая закрепляется во втулочной части фланцевой крышки 4, а подшипниковая опора представляет собой два смежно расположенных однорядных шариковых подшипника 8, размещенных на выходном валу 2 внутри стальной втулки 9. Стальная втулка выполняет функцию опоры для подшипников и так как она имеет большую поверхность контакта с материалом алюминиевого сплава крышки, что не вызывает локальных деформаций в ней.
Указанные примеры исполнения позволяют длительное время сохранить пространственное позиционирование подшипниковых элементов в условиях проектного задания, что исключает возникновение люфта валов 2, исключает увеличение амплитуды колебаний карданных валов при вращении.
Настоящая полезная модель промышленно применима и реализована на автомобиле Шевроле Нива личного пользования.