ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, а именно к устройствам для передачи и распределения мощности на передний и задний мосты автомобиля.
Известен дифференциал раздаточной коробки, состоящий из вала привода переднего моста с солнечной шестерней, водила, осей сателлитов (RU № 159262U, МПК F16H 57/04 (2010.01), F16H 48/00 (2012.01), опубл. 10.02.2016).
Недостаток данной конструкции заключается в том, что она не обеспечивает достаточной надежности.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является дифференциал, содержащий водило с шестерней, сателлиты, установленные посредством игольчатых подшипников на осях, размещенных в отверстиях водила, устройство фиксации осей сателлита (патент RU № 137071U, МПК F16H 48/10 (2012.01), F16H 1/28 (2006.01) опубл. 27.01.2014).
Недостаток данных дифференциалов заключается в том, что водило в них имеет сложную конфигурацию, что усложняет процесс его изготовления и отрицательно влияет на надежность.
При устранении имеющихся недостатков авторы исходили из того, что водило дифференциала передает значительный крутящий момент, особенно в режиме блокирования дифференциала, поэтому торцевые зубья водила должны быть выполнены из прочного материала с дополнительной закалкой. Было рассмотрено два варианта технологии его изготовления: из отливки и из поковки.
В первом случае из-за сложной конфигурации детали высока вероятность получения литейного брака (газовые, термоусадочные раковины). Для получения высокой прочности торцевых зубьев нельзя применять закалку с цементацией, т.к. это может привести к деформации детали. Применение же высокоуглеродистой легированной стали с закалкой зубьев токами высокой частоты приведет к удорожанию детали.
Во втором рассмотренном случае из-за сложной конфигурации детали и ограничений технологии получения поковки усложняется и становится дороже механическая обработка детали, а также высокий процент металла уходит в стружку. Что касается получения высокой прочности торцевых зубьев, здесь, как и в первом случае, имеются те же недостатки.
Была поставлена задача за счет изменения конструкции дифференциала обеспечить более высокие показатели по надежности.
Для решения поставленной задачи в цилиндрическом дифференциале раздаточной коробки, содержащем водило с шестерней, сателлиты, установленные посредством игольчатых подшипников на осях, размещенных в отверстиях водила, последнее состоит из двух частей: корпуса и муфты, жестко связанных между собой по большему наружному диаметру муфты, при этом в корпусе и муфте водила выполнены соосные отверстия под оси сателлитов. В частном случае исполнения корпус и муфта водила соединены между собой при помощи сварки, а диаметр отверстия муфты не менее диаметра отверстия корпуса водила.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что водило дифференциала состоит из двух частей: корпуса и муфты, жестко связанных между собой по большему наружному диаметру муфты, при этом в корпусе и муфте водила выполнены соосные отверстия под оси сателлитов, позволяет обеспечить высокие показатели по прочности и надежности, а также технологичности изготовления, снизив при этом затраты на производство детали.
Анализ известных технических решений но научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
фиг. 1 - цилиндрический дифференциал раздаточной коробки в разрезе;
фиг. 2 - то же, вид А на фиг. 1.
Цилиндрический дифференциал раздаточной коробки содержит водило 1 и шестерни 2, соединенные между собой болтами 3. Опорами вращения для дифференциала служат конические роликовые подшипники 4 и 5, установленные в отверстиях картера 6 раздаточной коробки и крышки 7 картера соответственно.
В отверстия водила 1 дифференциала запрессованы оси 8 сателлита, на которые установлены игольчатые подшипники 9, служащие опорами вращения для сателлитов 10. С сателлитами 10 зацеплены вал 11 привода переднего моста и вал 12 привода заднего моста.
К картеру 6 раздаточной коробки шпильками 13 и гайками 14 прикреплен картер 15 привода переднего моста, в отверстии которого установлен шариковый подшипник 16, служащий опорой вращения для вала 11 привода переднего моста. На шлицах вала 11 привода переднего моста подвижно установлена муфта 17 блокировки дифференциала, связанная с вилкой 18 блокировки. На левом конце вала 11 привода переднего моста неподвижно установлен фланец 19 переднего моста.
В отверстии крышки 7 картера установлен сферический роликовый подшипник 20, служащий опорой вращения вала 12 привода заднего моста. На правом конце вала 12 привода заднего моста неподвижно установлен фланец 21 заднего моста.
Водило 1 дифференциала состоит из двух деталей: корпуса 22 и муфты 23, сваренных между собой по большему наружному диаметру Б муфты. При этом в корпусе 22 водила выполнены отверстия В под оси 8 сателлитов, а в муфте 23 водила - отверстия Г, причем диаметр отверстия Г выполнен не менее диаметра отверстия В. Такое исполнение позволит обрабатывать отверстия В и Г разными инструментами, причем отверстие В обрабатывают до сварки этих деталей, что, в свою очередь, позволит снизить трудоемкость операции сверления отверстий, уменьшить время обработки, а также за счет уменьшения глубины отверстия исключить увод сверла, улучшить качество детали.
Цилиндрический дифференциал работает следующим образом.
В режиме дифференциального привода (фиг. 1) крутящий момент, воспринимаемый шестерней 2 дифференциала от шестерни раздаточной коробки, распределяется планетарным механизмом в определенной пропорции на фланец 19 переднего моста и фланец 21 заднего моста. При перемещении вилки 18 блокировки с муфтой 17 блокировки дифференциала торцевые зубья муфт 17 и 23 входят в зацепление и начинают передавать крутящий момент, дифференциал работает в блокированном режиме, жестко связывая валы 11 и 12.
При разделении водила 1 дифференциала на две детали и сварке их по диаметру Б изменяется технология изготовления деталей. Корпус 22 водила может быть изготовлен путем литья из обычной конструкционной стали без применения закалки, поскольку эта деталь не подвержена высоким нагрузкам при работе дифференциала. Муфта 23 водила может быть изготовлена путем ковки среднеуглеродистой легированной стали и подвергнута цементации с последующей закалкой. Такая технология обеспечит высокую прочность и ресурс торцевых зубьев за счет твердого поверхностного слоя и вязкой сердцевины.
Изготовление водила 1 дифференциала из двух деталей (корпуса 22 и муфты 23) и последующая сварка этих деталей по диаметру Б дает следующие преимущества:
достигается высокая прочность соединения за счет большого радиуса приложения силы, действующей от передаваемого водилом 1 крутящего момента;
удаленность сварочного шва и зоны термического влияния от нагруженных мест деталей: торцевых зубьев и диаметра под подшипники 4 муфты 23, отверстия В корпуса 22 под оси 8 сателлита, что увеличивает прочность водила 1 в целом;
возможность применения лазерной или электронно-лучевой сварки, что дает высокую производительность, качество шва и автоматизацию процесса сварки деталей.
Таким образом, разделение водила 1 па две детали по диаметру Б с последующей их сваркой позволит получить более надежную, простую, технологичную и экономичную конструкцию.
Техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.