САМОБЛОКИРУЮЩИЙСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к транспортным средствам и может быть использовано в дифференциальных приводах транспортных средств, выполненных с возможностью автоматической блокировки колес.
Известен самоблокирующийся дифференциал транспортного средства, выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога (прототипа), содержащий приводной корпус с жестко закрепленными посредством болтов крышками. В корпусе соосно размещены связанные с полуосями полуосевые элементы, имеющие на внешней поверхности винтовые канавки противоположного направления спирали. В приводном корпусе с крышками выполнены замкнутые каналы, заполненные цепочками из нечетного количества шариков. Замкнутые каналы содержат рабочие канавки, вскрытые для погружения сегментов шариков в винтовые канавки полуосевых элементов, продольные возвратные каналы, выполненные в размер диаметра шариков. Рабочие канавки и возвратные каналы соединены выполненными в крышках переходными каналами. Внешняя сторона переходных каналов выполнена с радиусом, превышающим диаметр шариков. В крышках выполнены проточки под полуосевые элементы на глубину переходных каналов, а кроме того, одна из крышек корпуса выполнена с фланцем для крепления дифференциала на транспортном средстве (см. патент на изобретение №2324606, от 06.10.2006, опубл. 20.05.2008, В60К 17/16, F16H 48/20).
К недостаткам прототипа следует отнести ненадежность конструкции, связанную с выполнением на одной крышке фланца для крепления дифференциала болтами на транспортном средстве. Крышка, выполненная с фланцем, составляет  массы всего узла дифференциала, а весь основной узел (это корпус с прикрепленной второй крышкой, расположенными в каналах цепочками шариков, взаимосвязанными с полуосевыми элементами), прикрепленный болтами к крышке с фланцем, составляет по массе  всего узла.
При движении автомобиля, когда водитель резко нажимает на газ, весь крутящий момент ударом передается на крышку с фланцем. Со временем болты, которые крепят  массы всего дифференциала к крышке с фланцем, не выдерживают и ломаются. Крышка с фланцем проворачивается относительно корпуса и происходит смещение переходных каналов этой крышки относительно возвратных каналов и рабочих канавок корпуса и в результате разрыв цепочек шариков. Шарики уже не сопрягаются в цепочках (а должны сопрягаться). При повороте автомобиля шарики в цепочках начинают двигаться по замкнутым каналам, а т.к. переходные каналы крышки с фланцем смещены относительно возвратных каналов и рабочих канавок корпуса, шарики упираются в торец крышки с фланцем и не заходят в обводные каналы крышки с фланцем. В результате происходит полное разрушение всего узла дифференциала.
Техническим результатом заявляемого решения является повышение надежности самоблокирующегося дифференциала.
Поставленный технический результат решается за счет того, что в известном самоблокирующимся дифференциале транспортного средства, содержащим приводной корпус с жестко закрепленными посредством болтов крышками, в котором соосно размещены связанные с полуосями полуосевые элементы, имеющие на внешней поверхности винтовые канавки противоположного направления спирали, нечетное количество шариков, заполняющих цепочками выполненные в приводном корпусе с крышками замкнутые каналы, содержащие вскрытые для погружения сегментов шариков в винтовые канавки полуосевых элементов рабочие канавки, выполненные в размер диаметра шариков продольные возвратные каналы, соединенные выполненными в крышках переходными каналами, внешняя сторона которых выполнена с радиусом превышающим диаметр шариков, и в крышках выполнены проточки под полуосевые элементы на глубину переходных каналов, согласно изобретению, корпус выполнен с фланцем с отверстиями для крепления дифференциала на транспортном средстве посредством болтов.
В зоне расположения отверстий на фланце корпуса выполнены ребра жесткости.
Выполнение корпуса с фланцем для крепления дифференциала на транспортном средстве (к большой шестерне гипоидной пары) повышает надежность самоблокирующегося дифференциала. В предлагаемом дифференциале весь крутящий момент передается на корпус дифференциала, а крышки, закрепленные к корпусу болтами, только обеспечивают образование замкнутых каналов для шариков, состоящих из рабочих канавок и возвратных каналов корпуса, соединенные переходными каналами, выполненными в крышках.
В этом случае, цепочки шариков, перемещающиеся во время поворота или разворота транспортного средства по замкнутым каналам (по рабочим и возвратным каналам, выполненным в корпусе дифференциала, и обводным каналам, выполненным в крышках), не теряют своего сопряжения. За счет этого происходит стабильная работа всего узла дифференциала и повышается его надежность.
Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне заявляемого технического решения.
Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием и технологией), необходимыми для изготовления заявляемого самоблокирующегося дифференциала и широкого использования его в транспортных средствах.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - общий вид самоблокирующийся дифференциал в продольном разрезе;
на фиг.2 - вид по А-А на фиг.1;
на фиг.3-цепочка шариков в замкнутом канале (вид по В-В на фиг.2).
Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства содержит приводной корпус 1 с жестко закрепленными на нем посредством болтов 2 и 3 крышками 4 и 5. В корпусе 1 соосно размещены связанные с полуосями 6 и 7 полуосевые элементы 8 и 9, имеющие на внешней поверхности винтовые канавки 10 и 11 противоположного направления спирали. В приводном корпусе 1 с крышками 4 и 5 выполнены замкнутые каналы 12, заполненные цепочками 13 из нечетного количества шариков 14. Замкнутые каналы 12 содержат рабочие канавки 15, вскрытые для погружения сегментов шариков в винтовые канавки f0 и Ц полуосевых элементов 8 и 9, продольные возвратные каналы 16, выполненные в размер диаметра шариков 14. Рабочие канавки 15 и возвратные каналы 16 соединены выполненными в крышках 4 и 5 переходными каналами 17 и 18. Внешняя сторона 19 переходных каналов 17 и 18 выполнена с радиусом, превышающим диаметр шариков 14. В крышках 4 и 5 выполнены проточки 20 и 21 под полуосевые элементы 8 и 9 на глубину переходных каналов 17 и 18. Корпус 1 выполнен с фланцем 22 с отверстиями 23 для крепления дифференциала на транспортном средстве посредством болтов (на чертеже не показаны). В зоне расположения отверстий 23 на фланце 22 корпуса 1 выполнены ребра жесткости 24.1 На торцах 25 приводного корпуса 1 установлены фиксирующие штифты 26 под установочные отверстия 27, выполненные на торцах 28 и 29 крышек 4 и 5, что значительно облегчает сборку дифференциала.
Самоблокирующийся дифференциал транспортного средства работает следующим образом. При прямолинейном движении транспортного средства вращение от большой шестерни гипоидной пары (на чертеже отсутствует) передается корпусу 1. От приводного корпуса 1 через шарики 14, контактирующие с винтовыми канавками 10 и 11 полуосевых элементов 8 и 9, вращение передается на полуоси 6 и 7 транспортного средства и далее на ведущие колеса, обеспечивая им одинаковую угловую скорость.
При повороте или развороте транспортного средства колеса, а следовательно, и полуоси 6 и 7 с полуосевыми элементами 8 и 9 стремятся вращаться с разными угловыми скоростями. При этом шарики 14 начинают перемещаться по замкнутому каналу 12, не препятствуя повороту транспортного средства. Нечетное количество шариков 14 в замкнутом канале 12 обеспечивает свободное движение цепочки 13 шариков 14. Шарики 14 в переходных каналах 17 и 18 передвигаются без торможения с минимальным трением. В зоне перехода шариков 14 из переходных каналов 17 и 18 в полости между винтовыми канавками 10 и 11 и рабочими канавками 15 шарики 14 первоначально беспрепятственно попадают в винтовые канавки 10 или 11, которые при вращении плавно вводят шарики Ш в рабочие канавки 15 дифференциала.
При попадании какого-либо ведущего колеса транспортного средства на скользкий участок дороги или другие неровности дороги (ямка или бугор) происходит резкое снижение сцепления колеса с дорогой. Полуосевой элемент 8 или 9, связанный с колесом, находящимся в хорошем контакте с дорогой, заставляет вращаться другой полуосевой элемент 9 или 8, а через него и колесо, находящееся на скользком участке. Оба колеса начинают вращаться с одинаковой угловой скоростью и транспортное средства продолжает движение без пробуксовывают.
При движении транспортного средства как вперед, так и назад, устройство работает как обычный дифференциал классической схемы, не мешающий управлению транспортным средством.
Предлагаемый дифференциал обеспечивает повышенную проходимость, экономичность и безопасность вождения транспортного средства.
Предлагаемый самоблокирующийся дифференциал прошел испытания на автомобилях отечественного производства ВАЗ 21213 и ВАЗ 2108, которые показали отличные результаты