Шариковый дифференциал

Шариковый дифференциал относится к машиностроению, в частности найдет применение в облегченной технике: квадрациклах, трехколесных грузовых велосипедах, роботизированной технике.
Известно большое количество классических конструкций дифференциальных механизмов, имеющих зубчатое, кулачковое, червячное зацепление, описанные И. И. Артоболевским в изданиях «Механизмы в современной технике» - М. «Наука» - 1980 г., том IV. Стр. 512, 523, 525, 527. 1981 г. и «Механизмы в современной технике» - М. «Наука» - 1981 г. Том V. Стр. 212. В отличие от классической конструкции механизма дифференциала, использующей зубчатое зацепление, в данной полезной модели использовано фрикционное зацепление, открывающее новые возможности для регулирования передаваемых усилий механизмом в широких пределах.
Известны шариковые дифференциалы с автоматической блокировкой колес (см. патент РФ 2156902, от 30.03.99, F 16 H 48/06; патент РФ 2384775, F16H48/00,  от 04.08.2005 г., опубл. 20.03.2010 г.; патент РФ 118711, 03.04. 2012 г., опубл. 27.07. 2012 г.), которые не подходят к применению для облегченной техники из-за наличия сложных винтовых частей, возвратных шариковых каналов и большого количества шариков в шариковых цепях.
Близким по конструкции аналогом является шариковый дифференциал (см. патент SU 1377487, F16H13/08, от. 02.12.1985 г., опубл. 29.02.1988 г.), который взят в качестве прототипа предлагаемой модели. Основным недостатком которого является наличие массивных упорных подшипников, низкая эффективность пружинящих элементов в нажимном устройстве и недостаточная соосность деталей.
Технической задачей является снижение веса и габаритов, эффективное регулирование, простота и надежность. Решением является размещение механизма дифференциала в легком разъемном корпусе, который обеспечит его защиту и надежное крепление. Для повышения эффективности и плавности процесса дифференциации фланцы содержат фрикционные накладки (с глубокими канавками), выполненные из композитного материала с повышенными фрикционными свойствами и поверхностной износостойкостью.
Техническим результатом является повышение эффективности и плавности процесса дифференциации, компактность, простота в изготовлении, неприхотливость в использовании.
Описание чертежа
На фиг.1 изображен предлагаемый шариковый дифференциал в разрезе А-А.
На фиг.2 представлен вид по В.
Устройство содержит разъемный корпус (1), обойму (2) и фланцы (3). В обойме выполнены отверстия, в которые заложены шарики (4). Полуоси А и В вращаются в подшипниках (5) и на внутренних своих концах имеют жестко укрепленные фланцы (3). К торцам фланцев прикреплены фрикционные накладки (7) с канавками, поверхностью которых фланцы (3) ложатся на шарики (4) и прижимаются к ним усилием торцевых пружин (8), натяжение которых осуществляет резьбовая втулка (9), зафиксированная контргайкой (10). Обойма вращается в подшипниках (11)
Устройство работает следующим образом: обойма (2) вращается и шариками (4) увлекает за собой фланцы (3) полуосей А и В. В случае одинакового сопротивления вращению обеих фланцев скорости их будут одинаковы и равны скорости вращения обоймы. При разных сопротивлениях вращению фланец с большим сопротивлением начнет вращаться медленнее, чем обойма (2), при этом шарики начинают вращение вокруг своих собственных осей и перекатываются по канавкам фланцев, осуществляя перераспределение (дифференциацию) скоростей и вращающих моментов. В результате менее нагруженный фланец получает ускорение и вращается быстрее, чем обойма.
Величина передаваемых усилий от ведущего звена дифференциала – обоймы (2) к ведомому – фланцы (3) регулируется резьбовой нажимной втулкой (9) и выражается в изменении натяжения пружин (8). При любом превышении установленного вращающего момента, механизм дифференциала срабатывает как предохранительная фрикционная муфта, предохраняя от поломки все устройство. Имеющие место значительные осевые и радиальные нагрузки воспринимаются радиально-упорными подшипниками (5).