ДИФФЕРЕНЦИАЛ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в полноприводных автомобилях.
Известен симметричный червячный дифференциал (см. журнал «АТА» (Indednerja Automatojstca) №5, Maddjo 1990 г., стр.470). Данный дифференциал типа «Torsen» обладает внутренней автоматичностью блокировки за счет повышенного трения в нем, содержит попарно установленные в корпусе сателлиты, взаимодействующие между собой и с шестернями дифференциала.
К основным недостатком данного дифференциала относят:
- сложность конструкции, т.к. данный дифференциал червячного типа с сателлитами, расположенными перпендикулярно шестерням дифференциала;
- сложность изготовления данного дифференциала, т.к. технология его изготовления, особенно сателлитов, требует высокоточного и специального оборудования.
Известен дифференциал типа «Quajfe» (см. журнал «За рулем», №4, 1998 г., стр.44-45), обладающий внутренней автоматичностью блокировки за счет повышенного трения в нем. Данный дифференциал также содержит попарно установленные в корпусе дифференциала сателлиты, взаимодействующие между собой и с шестернями дифференциала. Шестерни и сателлиты дифференциала выполнены цилиндрическими с косозубым зацеплением. Сателлиты дифференциала установлены параллельно шестерням дифференциала и центрируются в отверстиях корпуса дифференциала по диаметру вершин зубьев.
Вышеописанный дифференциал значительно проще дифференциала типа «Torsen», но тоже имеет свои недостатки, основными из которых являются:
- конструктивная сложность корпуса дифференциала и технологическая сложность его изготовления. Ввиду того, что пара сателлитов взаимодействует между собой через косозубое зацепление, то их центрирующие отверстия корпуса, в которых они установлены, пересекаются между собой, что ведет к затруднению и высокой трудоемкости при обработке этих отверстий с точки зрения чистоты и точности, т.к. они являются центрирующими отверстиями;
- увеличенный осевой габарит, т.е. невозможность применения коротких сателлитов для передачи необходимого крутящего момента из-за возникновения их перекоса и последующего заклинивания.
Известно, что одной из задач, решаемых при конструировании дифференциалов транспортных средств, является создание надежной опоры для конических зубчатых сателлитов и обеспечение их фиксации в корпусе дифференциала от самопроизвольных перемещений.
Известны различные технические решения этой задачи [SU №1670247; 2225956].
Наиболее близким устройством, принятым за ближайший аналог (прототип) заявляемой полезной модели, является дифференциал транспортного средства, описанный в патенте РФ №2238458, МПК F 16 Н 48/20, опубл. 20.10.2004 г.
Дифференциал транспортного средства содержит корпус, две цилиндрические косозубые шестерни и попарно установленные в отверстиях корпуса параллельно цилиндрическим косозубым шестерням цилиндрические косозубые сателлиты, взаимодействующие между собой и с цилиндрическими косозубыми шестернями, при этом цилиндрические косозубые сателлиты, взаимодействующие с одной из цилиндрических косозубых шестерен, установлены в отверстиях корпуса с возможностью центрирования их по диаметру вершин зубьев. Цилиндрические косозубые сателлиты, взаимодействующие с другой цилиндрической косозубой шестерней, снабжены опорами, выполненными на их торцах и предназначенными для установки с возможностью центрирования этих цилиндрических косозубых сателлитов в отверстиях, выполненных в корпусе, причем диаметр опор цилиндрических косозубых сателлитов и диаметр отверстий для установки опор меньше диаметра отверстий корпуса, в которых установлены первые цилиндрические косозубые сателлиты, а разница этих диаметров должна обеспечивать их непересечение.
Известный дифференциал имеет простую конструкцию, уменьшенные осевые габариты за счет применения коротких сателлитов и относительно простую технологию его изготовления.
Однако этот дифференциал имеет недостаточный коэффициент блокировки, что снижает эксплуатационные характеристики полноприводных автомобилей.
Задачей, решаемой представленной полезной моделью, является создание компактного дифференциала с надежной опорой его цилиндрических косозубых сателлитов, зафиксированных от самопроизвольных перемещений простыми средствами и обеспечивающего требуемый коэффициент блокировки.
Решение этой задачи обеспечено тем, что в дифференциале транспортного средства, содержащем разъемный корпус, две цилиндрические косозубые полуосевые шестерни и попарно установленные в гнездах разъемного корпуса параллельно цилиндрическим косозубым полуосевым шестерням цилиндрические косозубые сателлиты, взаимодействующие между собой и с цилиндрическими косозубыми полуосевыми шестернями, и дистанционную втулку, размещенную между упомянутыми шестернями,
согласно предложению, отношение количества цилиндрических косозубых полуосевых шестерен к общему количеству цилиндрических косозубых сателлитов выбрано равным 2/10, при этом цилиндрические косозубые сателлиты дополнительно установлены на дистанционной втулке, вдоль наружной боковой поверхности которой выполнены цилиндрические ложементы для каждого сателлита, а отношение межцентрового расстояния между указанными полуосевой шестерней и сателлитом к межцентровому расстоянию между парой сателлитов выполнено равным 1/62, отношение делительных диаметров цилиндрических косозубых полуосевых шестерен и цилиндрических косозубых сателлитов выбрано равным 2,5, и отношение количества зубьев указанных шестерен к количеству зубьев на каждом сателлите составляет 15/6.
В дифференциале разъемный корпус выполнен из двух посаженных по торцу одна на другую частей, посредством выполненной на боковой внутренней поверхности одной из частей расточки и контактирующего с ней ответного уступа, выполненного на другой части корпуса.
В дифференциале гнезда цилиндрических косозубых сателлитов, в одной из частей корпуса, посредством технологических отверстий сообщены с наружной поверхностью этой части корпуса, выполненной конусной.
Предложенные соотношения выбраны расчетным путем по известным в машиностроении формулам из условия прочности зуба и подтверждены опытным путем как оптимальные т.к.:
- при количестве сателлитов 1/4 резко снижается коэффициент блокирования;
- при количестве сателлитов 1/6 увеличиваются габариты дифференциала;
- при уменьшении предложенных соотношений размеров (1/62; 2/5) снижается коэффициент блокирования, а при их увеличении - возникают технологические трудности при изготовлении элементов дифференциала, его сборке и отладке (центрирование элементов);
- предложенное соотношение количества зубьев сателлитов и шестерен обусловлено выполнением оптимальным угла зацепления (угла наклона зуба шестерни и сателлита) - 24÷37°, при котором обеспечивается надлежащий эффект блокировки. С точки зрения изготовления оптимальным является угол 30°, на практике применяется - 35°. При увеличении указанного угла растет коэффициент блокировки, но возникают технологические трудности производства (специальное оборудование, значительные отходы металла); стоимость изготовления сателлитов возрастает в 2 раза.
При уменьшении угла наклона зуба снижается коэффициент блокировки на 20%.
Установка цилиндрических косозубых сателлитов дополнительно на дистанционной втулке в соответствующих ложементах обеспечивает за счет трения поверхности
наружного диаметра сателлитов с внутренней поверхностью ложемента и гнезда корпуса дифференциала, в которых они установлены, повышенное трение.
Выполнение разъемного корпуса из двух посаженных по торцу одна на другую частей обеспечивает трение торцевых поверхностей сателлитов и шестерен с корпусом дифференциала, т.е. гарантирует совместно с вышесказанным создание повышенного коэффициента блокировки. Кроме того, такое выполнение конструкции обеспечивает удобство сборки и центровки элементов дифференциала.
Наличие технологических отверстий на наружной торцовой поверхности одной из частей корпуса, выполненной конической, обеспечивает доступ масла внутрь корпуса дифференциала через гнезда для установки цилиндрических косозубых сателлитов.
На фиг.1 - представлен поперечный разрез дифференциала.
На фиг.2 - продольный разрез дифференциала.
Дифференциал транспортного средства содержит разъемный корпус 1, выполненный из двух посаженных по торцу одна на другую частей, посредством выполненной на боковой внутренней поверхности одной из частей - 2 расточки 3 и контактирующего с ней ответного уступа 4, выполненного на другой части корпуса - 5.
В разъемном корпусе 1 размещены две зеркальные цилиндрические косозубые полуосевые шестерни 6, 7 и, попарно установленные в гнездах 8 разъемного корпуса 1 параллельно цилиндрическим косозубым полуосевым шестерням 6, 7, цилиндрические косозубые сателлиты 9 - левые и 10 - правые, взаимодействующие между собой и с цилиндрическими косозубыми полуосевыми шестернями 6, 7, между которыми размещена дистанционная втулка 11, при этом в части 2 разъемного корпуса 1 расположена цилиндрическая косозубая полуосевая шестерня 6 с правыми - 10 цилиндрическими косозубыми сателлитами, дистанционная втулка 11 и ответные цилиндрические косозубые сателлиты 9, размещенные в этой части 2 разъемного корпуса 1 на половину своей длины, а в другой части - 5 разъемного корпуса 1 установлена ответная (зеркальная) цилиндрическая косозубая полуосевая шестерня 7 и левые цилиндрические косозубые сателлиты 9 на половину своей длины. Такая установка указанных элементов дифференциала обеспечивает достижение дифференциального эффекта за счет зацепления сателлитов 9, 10 только со своими соответствующими цилиндрическими косозубыми полуосевыми шестернями 6 и 7 и зацепления сателлитов 10 с ответными сателлитами 9 в части 2 разъемного корпуса 1.
Цилиндрические косозубые сателлиты 9, 10 дополнительно установлены на дистанционной втулке 11, вдоль боковой поверхности которой выполнены цилиндрические ложементы для каждого цилиндрического косозубого сателлита 9, 10, при этом отношение межцентрового расстояния между указанными полуосевой шестерней и сателлитом к межцентровому расстоянию между парой сателлитов выполнено равным 1/62, отношение
делительных диаметров цилиндрических косозубых полуосевых шестерен и цилиндрических косозубых сателлитов выбрано равным 2/5, а отношение количества зубьев упомянутых шестерен к количеству зубьев на каждом сателлите составляет 15/6.
В рассматриваемом дифференциале отношение общего количества цилиндрических косозубых полуосевых шестерен к общему количеству цилиндрических косозубых сателлитов выбрано равным 2/10.
Повышенное трение в дифференциале во время его работы при передаче крутящего момента обеспечивается за счет осевой составляющей угла наклона зуба (оптимальный угол наклона, применяемый на практике, и при котором обеспечивается надлежащий эффект блокировки, составляет 30÷35°, как и в техническом решении по патенту РФ №2238458) и радиальной составляющей угла профиля зуба (значение которого по ГОСТу 20) в косозубом зацеплении пары сателлитов и сателлитов-шестерен, при этом большая часть величины повышенного трения приходится на осевую составляющую угла наклона зуба, а меньшая -на радиальную составляющую угла профиля зуба. Осевая составляющая угла наклона зуба обеспечивается за счет трения торцовых поверхностей сателлитов и шестерен с корпусом дифференциала, а радиальная составляющая угла профиля зуба - за счет поверхности наружного диаметра сателлитов с внутренней поверхностью гнезд корпуса дифференциала, в которых они установлены, и цилиндрической поверхностью ложементов на втулке.
Сборку дифференциала осуществляют в специальном станке за одну установку.
При вращении дифференциала силы, которые возникают в зацеплении, описанных выше, сателлитов с шестернями воспринимаются корпусом и дистанционной втулкой, обеспечивающих сателлитам двухопорное базирование, что облегчает условия их работы.
Таким образом, за счет того, что в дифференциале установлено десять сателлитов, вставленных в корпус и положенных на ложементы дистанционной втулки, с возможностью зацепления с зеркальными сателлитами и соответствующими (своими) цилиндрическими косозубыми полуосевыми шестернями, обеспечена их надежная фиксация, соблюдена компактность дифференциала без увеличения его габаритов.
Использование заявляемой полезной модели, например, в полноприводных автомобилях позволит повысить их эксплуатационные характеристики, позволит снизить затраты на изготовление.