ДИФФЕРЕНЦИАЛ

Полезная модель относится к узлам и деталям машин, а именно к планетарным дифференциальным передачам с коническими зубчатыми колесами, и может быть использована в трансмиссиях транспортных машин.
Известен дифференциал, содержащий корпус, в котором установлены две полуосевые шестерни и две оси с установленной на каждой из них парой сателлитов. Оси установлены в корпусе с зазорами, равными сумме допусков сопрягаемых деталей и обеспечивающими шесть степеней свободы, при этом оси пальцев расположены в одной плоскости. Между сателлитами и корпусом расположены опорные элементы, выполненные в виде сферических поверхностей. На краях осей в месте соединения с корпусом выполнены лыски (сегментные вырезы) для исключения возможности выпадения осей из корпуса (см. патент на полезную модель RU 9501, МПК F16H 48/00).
Однако в описанном дифференциале отсутствует возможность циркуляции смазочной жидкости через корпус, что может привести к перегреву и заклиниванию сателлитов на осях при длительной работе.
Известен дифференциал, содержащий расположенные в корпусе конические сателлиты и центральные (полуосевые) шестерни. Корпус снабжен фланцем, с которым соединены крышка и зубчатое колесо привода дифференциала (ведомая шестерня). Между корпусом и крышкой выполнен масляный канал, образованный пазом в крышке и фланцем. В корпусе у полуосевой шестерни выполнено сквозное отверстие, а на осях, предназначенных для удерживания сателлитов, выполнены спиральные маслоподводящие канавки (см. патент на изобретение RU 2225957, МПК F16H 57/04).
В данном дифференциале обеспечивается обильная смазка трущихся поверхностей деталей путем создания в нем интенсивного потока воздушно-масляной смеси, однако его конструкция является сложной и трудоемкой в изготовлении.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является дифференциал транспортной машины. В корпусе дифференциала, выполненном со смазочными окнами, на крестовине, представляющей собой две закрепленные под прямым углом оси, расположены сателлиты, опирающиеся торцами на корпус. На внутренних торцевых поверхностях сателлитов выполнены конические маслоприемники с выходом к крестовине. Такое расположение маслоприемников обеспечивает подачу смазочной жидкости к области трения сателлитов об ось при их быстром вращении в случае, когда одна из полуосевых шестерен неподвижна (см. патент на изобретение RU 2240457, МПК F16H 57/04).
Недостатком прототипа является недостаточная смазка трущихся поверхностей сателлитов, а также и отсутствие смазки полуосевых шестерен.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности и долговечности механизма дифференциала.
Технический результат заключается в улучшении смазки трущихся поверхностей деталей дифференциала за счет обеспечения подвода к ним масла при упрощении конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что дифференциал, содержащий корпус со смазочными окнами, в котором размещены полуосевые шестерни, сателлиты, расположенные на взаимно перпендикулярных осях, закрепленных в корпусе, при этом полуосевые шестерни образуют с сателлитами планетарную зубчатую передачу, согласно решению взаимно перпендикулярные оси снабжены лысками, выполненными в зонах размещения сателлитов перпендикулярно оси вращения дифференциала, смазочные окна расположены на участках корпуса, ограниченных плоскостями размещения полуосевых шестерней и перпендикулярными им плоскостями, проходящими через оси для сателлитов, а корпус снабжен, по крайней мере, одним смазочным каналом, соединяющим внешнюю поверхность корпуса с поверхностью полуосевой шестерни, контактирующей с корпусом. Дифференциал набжен шайбами, расположенными между корпусом и торцевыми поверхностями сателлитов и полуосевых шестерней. На поверхности полуосевой шестерни, контактирующей с корпусом, выполнена винтовая канавка. Взаимно перпендикулярные оси выполнены в виде крестовины. Взаимно перпендикулярные оси выполнены в виде пальцев. Центральный участок пальца имеет диаметр, превышающий диаметр участков под сателлитами.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен ведущий мост автомобиля с дифференциалом в разрезе, на фиг.2 представлена сборочная схема дифференциала с двумя пальцами, на фиг.3 представлена сборочная схема дифференциала с крестовиной.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - дифференциал;
2 - картер;
3 - ведущая шестерня;
4 - фланец вала ведущей шестерни;
5 - полуось;
6 - подшипник;
7 - корпус;
8 - деталь корпуса с фланцем;
9 - деталь корпуса со смазочными окнами;
10 - фланец корпуса;
11 - ведомая шестерня;
12 - смазочное окно;
13 - болт;
14 - сквозное соединительное отверстие;
15 - глухое соединительное отверстие;
16 - канавка;
17 - сателлит;
18 - внешняя торцевая поверхность сателлита;
19 - палец;
20 - бортик;
21 - проточка;
22 - лыска;
23 - полуосевая шестерня;
24 - радиальная поверхность полуосевой шестерни;
25 - торцевая поверхность полуосевой шестерни;
26 - профильная поверхность полуосевой шерстерни;
27 - винтовая канавка;
28 - шайба;
29 - смазочный канал;
30 - крестовина;
31 - кольцо;
32 - стержень.
Дифференциал 1 предназначен для размещения в картере 2 моста автомобиля и служит для передачи крутящего момента от карданного вала, прикрепленного к фланцу 4 вала ведущей шестерни 3, к ведущим колесам посредством полуосей 5.
Устройство полезной модели.
Дифференциал содержит полый корпус 7, закрепленный в картере с возможностью вращения вокруг своей оси благодаря подшипникам 6, расположенным с торцевых сторон корпуса. Корпус выполнен разъемным из двух деталей, одна из которых (деталь 8) снабжена фланцем 10 на торцевой поверхности для закрепления ведомой шестерни 11, находящейся в зацеплении с ведущей шестерней 3 и образующей с ней коническую (гипоидную) зубчатую передачу, а в другой детали 9 выполнены окна 12 для подвода масла из картера 2 моста в полость корпуса 7. Детали 8 и 9 корпуса соединены между собой при помощи болтов 13, при этом в детали 9 выполнены сквозные осевые соединительные отверстия 14 для расположения в них болтов 13, а в детали 8 выполнены глухие осевые соединительные отверстия 15 с резьбой для ввинчивания в них резьбы болтов 13. В месте сопряжения на торцевой поверхности каждой детали корпуса выполнены по четыре полукруглые канавки 16 для размещения концов двух расположенных под прямым углом друг к другу пальцев 20 (стержней округлой формы, служащих осями вращения для сателлитов 17). В средней части пальцев 20 выполнены проточки 22 глубиной до их геометрической оси, обеспечивающие взаимосопряжение и расположение пальцев в одной плоскости. На каждом пальце расположено по два сателлита 17 (конических зубчатых колеса), закрепленных с возможностью вращения, а перемещение сателлитов вдоль осей ограничено стенкой корпуса, контактирующей с внешней торцевой поверхностью 18 сателлита, и бортиком 21, выполненным на пальце со стороны внутренней торцевой поверхности 19 сателлита. Бортики 21 на пальце расположены в местах сопряжения участков меньшего диаметра, расположенных под сателлитами, с центральным участком большего диаметра. На пальцах (осях сателлитов) под сателлитами перпендикулярно оси вращения дифференциала выполнены лыски 23 (сегментные вырезы), обеспечивающие подвод масла к зонам контакта пальцев с сателлитами. В каждой детали 8 и 9 корпуса расположено по одной конической полуосевой шестерне 24, выполненной с гладкой торцевой опорной поверхностью 26, внутренней профильной поверхностью 27 для шлицевого соединения с полуосью 5, радиальной опорной поверхностью 25 с винтовой канавкой 28 для обеспечения распределения смазки по зоне трения поверхности 25 о корпус 7. Между корпусом 7 (деталями 8 и 9) и торцевыми поверхностями сателлитов, а также полуосевых шестерен расположены шайбы 29, снижающие трение. Зубцы двух полуосевых шестерен и четырех сателлитов находятся в зацеплении, образуя планетарную коническую передачу, а четыре смазочных окна 12 выполнены в детали 9 между сателлитами. Такое расположение смазочных окон позволяет им всегда оставаться открытыми вследствие удаленности от всех зубчатых колес дифференциала (и сателлитов, и полуосевых шестерней). В каждой из деталей 8 и 9 корпуса выполнены сквозные смазочные каналы 30 для подвода масла из картера 2 к месту контакта радиальной опорной поверхности 25 полуосевых шестерней 24 с корпусом 7.
Возможно выполнение дифференциала с крестовиной 31, установленной в корпусе и выполняющей функции осей для закрепления сателлитов с возможностью вращения. Крестовина представляет собой кольцо 32 с цилиндрическими стержнями 33 на его внешней поверхности, расположенными в одной плоскости с кольцом под прямыми углами. Сателлиты 17 установлены на стержнях и контактируют своими внутренними торцевыми поверхностями 19 с кольцом. С обеих сторон крестовины параллельно плоскости размещения кольца и стержней выполнены лыски 23, расположенные на стержнях под сателлитами, а также на кольце для обеспечения проникновения масла к зонам контакта сателлитов со стержнями. Внешние части стержней расположены в канавках 16 между деталями 8 и 9 корпуса 7.
Принцип работы полезной модели.
Дифференциал обеспечивает стабильное и надежное функционирование ведущего моста с налитым в его картер трансмиссионным маслом в двух граничных режимах - при вращении колес с одинаковой угловой скоростью и при блокировке одного колеса и пробуксовке другого, а также в промежуточных режимах, когда оба колеса вращаются, но с различными угловыми скоростями.
В режиме синхронного вращения колес вращение от ведущей шестерни 3 передается на ведомую шестерню 11, находящуюся в зацеплении с ней. Вместе с ведомой шестерней вращается корпус 7 дифференциала и закрепленные в нем пальцы 20 (либо крестовина 31). Сателлиты, расположенные на пальцах (либо крестовине) и находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями 24, приводят их во вращение с одинаковыми угловыми скоростями, оставаясь при этом неподвижными относительно своих осей вращения. В данном режиме не происходит относительного движения шестерней планетарной передачи внутри корпуса, а трение происходит только в подшипниках 6, при помощи которых корпус закреплен в картере 2. При этом зубья ведомой шестерни, частично погруженной в масло, налитое в картер, при вращении образуют воздушно-масляную смесь, разбрызгивающуюся на подшипники и смазывающую их.
В другом граничном режиме, при блокировании одного колеса, вращение от ведущей шестерни 3 также передается на ведомую шестерню 11, а от нее на корпус 7 дифференциала 1 и закрепленные в нем пальцы 20 (либо крестовину 31). Однако сателлиты вращаются относительно осей, обеспечивая качение по зубчатой поверхности неподвижной полуосевой шестерни 24, соединенной с полуосью 5 неподвижного колеса. При этом полуосевая шестерня 24, соединенная с полуосью 5 подвижного колеса, вращается в направлении вращения корпуса 7, но с большей угловой скоростью, так как зубья полуосевой шестерни находятся в зацеплении с зубьями вращающихся сателлитов. Создаваемая ведомой шестерней воздушно-масляная смесь попадает на вращающиеся подшипники 6, смазывая их, а также в смазочные каналы 30 и через них поступает к радиальным поверхностям 25 полуосевых шестерней. Масло из смазочных каналов захватывается винтовыми канавками 28 и равномерно распределяется по всей радиальной поверхности вращающейся полуосевой шестерни, снижая трение и тепловые нагрузки в зоне контакта полуосевой шестерни с корпусом. Воздушно-масляная смесь проходит через смазочные окна 12 в полость корпуса 7, попадает на трущиеся шестерни 17 и 24 планетарного механизма, смазывая и охлаждая их, а также на пальцы (либо крестовину), по лыскам 23 которых капли масла легко проникают в зоны трения сателлитов о пальцы (либо стержни 33 крестовины), предотвращая их перегрев и заклинивание. Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет достичь качественной смазки всех трущихся поверхностей дифференциала, избежать перегрева деталей при длительной работе в режиме блокировки одного колеса и пробуксовки другого, устранить вероятность заклинивания деталей и образования на их поверхностях задиров.
При работе устройства в промежуточных режимах обе полуосевые шестерни вращаются в одном направлении с корпусом, однако одна шестерня, соединенная полуосью с колесом, имеющим лучшее сцепление с дорогой или движущимся по дуге меньшего радиуса, вращается чуть медленнее корпуса, другая шестерня вращается чуть быстрее корпуса. Следовательно, возникает трение радиальных поверхностей полуосевых шестерней о корпус, а также сателлитов о пальцы либо стержни крестовины, однако ко всем трущимся поверхностям в процессе работы поступает масло посредством смазочных каналов и винтовых канавок, а также смазочных окон и лысок соответственно.
Заявляемое устройство изготовлено на базе дифференциала производства ООО «Автокомпоненты-Группа ГАЗ». Помимо отверстий в корпусе дифференциала, предусмотренных заводом-изготовителем, в каждой части составного корпуса, содержащей по одной полуосевой шестерни, выполнено по четыре равномерно распределенных по окружности сквозных канала для подвода трансмиссионного масла, попадающего на внешнюю поверхность корпуса в процессе работы, к месту контакта радиальной поверхности полуосевой шестерни с корпусом. При этом для равномерного распределения по радиальной поверхности полуосевой шестерни трансмиссионного масла, поступающего через каналы, на упомянутой поверхности выполнена винтовая канавка. Кроме того, в части корпуса со смазочными окнами, перекрываемыми сцепленными зубьями планетарной передачи и не обеспечивающими попадания достаточного количества масла в корпус, выполнены четыре дополнительных смазочных окна, расположенные между сателлитами и обеспечивающие постоянную циркуляцию воздушно-масляной смеси через корпус. Для первого варианта выполнения дифференциала были изготовлены новые пальцы с центральной частью, имеющей больший диаметр для образования бортика, а также лысками, расположенными под сателлитами и выполненными с противоположных сторон параллельно дну проточки в центре. В другом варианте для размещения сателлитов в корпусе дифференциала использована крестовина.