СИСТЕМА МОНТАЖА ДИФФЕРЕНЦИАЛА
DIFFERENTIAL ASSEMBLING SYSTEM

Область техники
[1] Настоящее изобретение относится к автомобилю, содержащему дифференциал, смонтированный на двигателе.
Известный уровень техники
[2] В транспортных средствах имеется силовая передача, обеспечивающая передачу крутящего момента на одно или более ведомых колес. Управление работой силовой передачи может предусматривать избирательную передачу крутящего момента либо на передние колеса, либо на задние колеса, либо на те и другие, в зависимости от режима работы.
Краткое изложение сущности изобретения
[3] В соответствии с одним из вариантов осуществления, силовая передача транспортного средства содержит двигатель, содержащий первое фиксирующее приспособление, определяющее первые сопряженные поверхности, и передний дифференциал, соединенный с раздаточной коробкой посредством ведущего вала. Передний дифференциал содержит второе фиксирующее приспособление, определяющее вторые сопряженные поверхности. Первое и второе фиксирующие приспособления взаимодействуют таким образом, что первые и вторые сопряженные поверхности расположены напротив друг друга, соединяя двигатель с дифференциалом. Внутри двигателя и дифференциала помещен крепежный элемент.
[4] В соответствии с другим вариантом осуществления, силовая передача транспортного средства содержит двигатель, содержащий наружную сторону с охватывающим фиксирующим приспособлением, определяющим внутренние сопряженные поверхности, и передний дифференциал, соединенный с раздаточной коробкой с помощью ведущего вала. Передний дифференциал содержит кожух, имеющий охватываемое фиксирующее приспособление, выступающее из него и расположенное в охватывающем фиксирующем приспособлении таким образом, что наружные сопряженные поверхности охватываемого фиксирующего приспособления взаимодействуют с внутренними сопряженными поверхностями охватывающего фиксирующего приспособления, соединяя дифференциал с двигателем.
[5] В соответствии с еще одним вариантом осуществления, силовая передача транспортного средства содержит двигатель, содержащий наружную сторону с охватываемым фиксирующим приспособлением, выступающим из него и определяющим наружные сопряженные поверхности, и содержит дифференциал, соединенный с раздаточной коробкой с помощью ведущего вала. Дифференциал содержит кожух, имеющий охватывающее фиксирующее приспособление, определяющее внутренние сопряженные поверхности. В собранном положении охватываемое фиксирующее приспособление расположено в охватывающем фиксирующем приспособлении таким образом, что охватываемые и охватывающие сопряженные поверхности взаимодействуют друг с другом, соединяя дифференциал с двигателем.
Краткое описание чертежей
[6] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение типового транспортного средства;
[7] фиг. 2 представляет собой вид в аксонометрии типовой силовой передачи транспортного средства;
[8] фиг. 3 представляет собой вид сбоку боковой стенки двигателя силовой передачи транспортного средства, показанной на фиг. 2;
[9] фиг. 4 представляет собой вид в аксонометрии боковой стенки двигателя силовой передачи транспортного средства, показанной на фиг. 2;
[10] фиг. 5 представляет собой вид сбоку переднего дифференциала силовой передачи, показанной на фиг. 2;
[11] фиг. 6 представляет собой вид сбоку соединения между двигателем и передним дифференциалом;
[12] фиг. 7 представляет собой вид сбоку другого переднего дифференциала;
[13] фиг. 8 представляет собой вид сбоку в поперечном разрезе, иллюстрирующий другое соединение между двигателем и передним дифференциалом.
Детальное описание
[14] Ниже дается описание некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения. Однако следует понимать, что раскрытые здесь варианты взяты лишь в качестве примеров, так что возможны их разнообразные модификации. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе; некоторые элементы могут быть изображены с увеличением или уменьшением с целью иллюстрации деталей отдельных компонентов. Таким образом, раскрытые здесь конкретные конструктивные и функциональные подробности следует рассматривать не как исчерпывающие, а лишь как иллюстративную основу для рекомендаций специалистам в данной области по возможностям разнообразного применения изобретения. Как должно быть очевидно специалистам среднего уровня, различные признаки, иллюстрируемые и описываемые со ссылками на любой из чертежей, можно комбинировать с признаками, иллюстрируемыми на одном или более из других чертежей, что позволит получить варианты осуществления, которые здесь не иллюстрируются и не описываются в явном виде. Комбинирование иллюстрируемых здесь признаков приводит к получению характерных вариантов осуществления в типовых ситуациях применения. Различные комбинации и модификации признаков согласуются с рекомендациями, которые даются в описании, хотя их следует считать пригодными предпочтительно для конкретных ситуаций применения или реализации.
[15] На фиг. 1 показано транспортное средство 20 (типа полноприводного транспортного средства, или транспортного средства с приводом на четыре колеса), которое может включать в себя двигатель 22, снабженный по меньшей мере одним блоком цилиндров и прикрепленной к его верхней части головкой блока цилиндров. В блоке цилиндров находятся коленчатый вал и поршни. Имеется маховик двигателя 22, соединенный с коленчатым валом и расположенный на задней стороне двигателя 22. Возможен как продольный монтаж двигателя 22 (то есть с коленчатым валом в направлении вдоль двигателя), так и поперечный (то есть с коленчатым валом в направлении поперек двигателя). Имеется также трансмиссия 24, установленная сзади от двигателя 22 и включающая в себя входной вал, функционально связанный с маховиком.
[16] Сзади от трансмиссии 24 смонтирована раздаточная коробка 26, которая функционально связана с выходным валом трансмиссии. Эта раздаточная коробка 26 рассчитана таким образом, чтобы обеспечивалась избирательная передача крутящего момента на передние колеса 46 и/или задние колеса 34, в зависимости от режимов работы транспортного средства 20. Передача крутящего момента от раздаточной коробки 26 на задние колеса 34 осуществляется посредством заднего ведущего вала 28. Ведущий вал 28 может идти от раздаточной коробки 26 до заднего дифференциала 30. Этот задний дифференциал 30 функционально связан с задними колесами 34 посредством одной или более полуосей 32 заднего моста. Передача крутящего момента от раздаточной коробки 26 на передние колеса 46 осуществляется посредством переднего ведущего вала 36. Ведущий вал 36 может идти от раздаточной коробки 26 до переднего дифференциала 38. Этот передний дифференциал 38 функционально связан с передними колесами 46 посредством одной или более полуосей переднего моста. Так, например, передний мост может включать в себя полуось 40 со стороны пассажира, соединяющую передний дифференциал 38 с передним колесом со стороны пассажира, и полуось 42 со стороны водителя, соединяющую передний дифференциал 38 с передним колесом со стороны водителя. В соответствии с рассматриваемым здесь вариантом осуществления, передний дифференциал 36 смонтирован на наружной стенке 39 двигателя 22 со стороны пассажира, а полуось 42 со стороны водителя проходит через трубу полуоси, сформированную внутри двигателя 22. На наружной стороне двигателя может располагаться несущий кожух 44 для поддержания полуоси 42 со стороны водителя. В соответствии с альтернативным вариантом, передний дифференциал 38 может быть смонтирован на двигателе 22 со стороны водителя, а полуось со стороны пассажира проходит через двигатель 22.
[17] Передний дифференциал можно установить на нескольких разных поверхностях двигателя, в зависимости от схемы расположения силовой передачи и конструкции двигателя. Двигатели внутреннего сгорания выпускаются в разных вариантах. Традиционно двигатели в сборе представляли собой монолитный блок, содержащий цилиндры, картер и поверхности для установки масляного поддона, однако в последнее время стали использовать модульные системы (типа двигателей с лестничной рамой). В двигателе с лестничной рамой блок цилиндров в сборе разделен на множество составляющих, включая блок цилиндров и рамную конструкцию.
[18] Как видно на фиг. 2, типовая силовая передача 50 содержит двигатель 52, трансмиссию 54, передний дифференциал 56, раздаточную коробку (не показана) и передний ведущий вал 58, которые взаимодействуют друг с другом описанным выше образом. В соответствии с одним из типовых вариантов осуществления, в качестве двигателя 52 используется двигатель с лестничной рамой, содержащий блок цилиндров 60, рамную конструкцию 62 и масляный поддон 64. Рамная конструкция 62 ограничивает собой наружную боковую стенку 66, к которой может быть прикреплен передний дифференциал 56.
[19] Передний дифференциал 56 может иметь кожух 68, монтируемый на двигателе 52, и крышку 70. Кроме того, передний дифференциал 56 содержит зубчатое зацепление, функционально связанное с передним ведущим валом 58. Кожух 68 ограничивает собой ряд монтажных отверстий 72, которые выровнены в одну линию с рядом выступов 74, предусмотренных на боковой стенке 66. Имеется ряд механических крепежных элементов 73 (например, болтов), которые проходят через монтажные отверстия 72 и ввинчиваются в резьбовые отверстия 76, выполненные в выступах 74. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, масляный поддон 64 тоже может ограничивать собой выступы, на которых устанавливаются крепежные элементы для крепления дифференциала 56 не только к двигателю, но и к масляному поддону 64. В данном случае масляный поддон может представлять собой литой компонент, способный служить опорной конструкцией, в отличие от традиционных тонкостенных масляных поддонов из штампованной стали, которые не являются конструктивными компонентами.
[20] Крепежные элементы 73 создают совместную сжимающую нагрузку, которая противодействует крутящей нагрузке через передний дифференциал, что позволяет предотвратить смещение переднего дифференциала 56 относительно двигателя. Если крутящая нагрузка, действующая через передний дифференциал, превышает сжимающую нагрузку, то дифференциал 56 будет изгибаться относительно двигателя 52, что совершенно недопустимо. Сжимающую нагрузку можно увеличить путем увеличения размеров или количества крепежных элементов. Однако некоторые факторы, связанные с компоновкой силовой передачи, могут налагать ограничения на размеры и количество крепежных элементов, используемых для соединения переднего дифференциала 56 с двигателем 52. Если только для крепежных элементов не применяются какие-либо чрезвычайно редкие материалы, размеры и количество крепежных элементов задают некоторый предел сжимающей нагрузки. Можно предусмотреть между двигателем 52 и дифференциалом 56 дополнительные фиксирующие приспособления, которые будут использоваться в сочетании с крепежными элементами 73 с целью повышения прочности соединения двигателя с дифференциалом при одновременном сохранении или даже уменьшении размеров этого соединения.
[21] На фиг. 3 и 4 представлены в увеличенном масштабе виды боковой стенки 66 двигателя 52. Боковая стенка 66 образует ряд выступов 74, снабженных резьбовыми отверстиями 76. Кроме того, боковая стенка образует трубу 80 моста, которая полностью проходит через раму 62 под коленчатым валом и над масляным поддоном. Труба 80 моста может ограничивать седло 83, взаимодействующее после монтажа с частью переднего дифференциала 56.
[22] На боковое стенке 66 предусмотрен ряд фиксирующих приспособлений 82 (в рассматриваемом здесь варианте осуществления это охватывающие фиксирующие приспособления). Каждое из фиксирующих приспособлений 82 может включать в себя основание 84, расположенное напротив боковой стенки 66, первое плечо 86, отходящее наружу от основания 84, и второе плечо 88, тоже отходящее наружу от основания 84, с формированием при этом С-образной детали. Первое и второе плечи 86, 88 разнесены относительно друг друга таким образом, что они образуют разомкнутую полость 90, в которую входит соответствующее фиксирующее приспособление дифференциала. Одна из поверхностей основания 84 образует заднюю стенку полости 90. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, первые фиксирующие приспособления 82 выполнены за одно целое с двигателем.
[23] На фиг. 5 иллюстрируется кожух 68 дифференциала со вторыми фиксирующими приспособлениями 100, которые расположены на внутренней стороне 102 кожуха. После установки дифференциала внутренняя сторона 102 располагается напротив крышки 70 и обращена к двигателю 52. В соответствии с иллюстрируемым здесь вариантом, в качестве вторых фиксирующих приспособлений 100 использованы охватываемые приспособления (или выступы), отходящие наружу от внутренней стороны 102 и входящие в полость 90 первых фиксирующих приспособлений 82. Каждое из охватываемых фиксирующих приспособлений 100 имеет основание 104, соединенное с внутренней боковой стенкой 102, дальний конец 106 и боковые стенки 108, располагающиеся между основанием 104 и дальним концом 106. В соответствии с рассматриваемым здесь вариантом осуществления, выступ 100 имеет призматическую кубовидную форму с верхней поверхностью и четырьмя боковыми стенками, хотя настоящее описание не ограничивается той конкретной формой. В соответствии с другими вариантами, вторые фиксирующие приспособления 100 выполнены за одно целое с кожухом 68 дифференциала. Кроме этого, внутренняя сторона 102 содержит отверстие 110 передней оси, в которое входит одна из передних полуосей.
[24] Обратимся к фиг. 6, где приведен вид сбоку соединения 114 между первым 82 и вторым 100 фиксирующими приспособлениями. В полость 90 охватывающего фиксирующего приспособления 82 входит дальний конец 106 и находящаяся там часть боковой стенки 108. Каждое из плеч, первое 86 и второе 88, образует внутреннюю взаимодействующую (или сопряженную) поверхность 92, которая зацепляется с наружной взаимодействующей (или сопряженной) поверхностью 93 боковых стенок 108. Кроме того, первое и второе плечи снабжены ступеньками 94, которые приподняты над взаимодействующими поверхностями 92 и зацепляются с дальним концом 106, предотвращая дальнейшее вхождение охватываемого фиксирующего приспособления 100 в полость 90. Охватываемое фиксирующее приспособление 100 может иметь на дальнем конце скошенную кромку 112, облегчающую ввод охватываемого фиксирующего приспособления 100 в полость 90. Размеры фиксирующих приспособлений выбраны такими, чтобы между взаимодействующими поверхностями 92 и соответствующими боковыми стенками 108 создавалась фрикционная посадка. Взаимодействие между фиксирующими приспособлениями можно регулировать в зависимости от конкретного варианта осуществления с созданием при этом посадки с более плотным или более слабым натягом. Поскольку дифференциал крепится также к двигателю с помощью крепежных элементов, посадки со слабым натягом должно вполне хватать для обеспечения неподвижной установки дифференциала на двигателе. В соответствии с одним из вариантов осуществления, разнесение плеч равно диаметру выступа 100.
[25] Большая часть сил противодействия для каждого соединения 114 действуют в направлении, нормальном к взаимодействующим поверхностям 92. В связи с этим можно использовать множество фиксирующих приспособлений с разной ориентацией, с тем чтобы добиться поддержания дифференциала в обоих направлениях - вверх-вниз и влево-вправо. В примере, представленном на фиг. 4 и 5, использованы три соединения 114. Два из трех соединений имеют горизонтальные взаимодействующие поверхности, оказывающие противодействие движению вверх-вниз, а третье - вертикальные взаимодействующие поверхности, оказывающие противодействие движению влево-вправо. Одно из соединений, а именно 115, имеет верхнюю взаимодействующую поверхность 116, располагающуюся в вертикальном направлении в одну линию с продольной центральной линией трубы 80 полуоси (которая является также линей центров переднего моста). В результате этого поверхность 116 устанавливается нормально к направлению крутящей нагрузки дифференциала, что является наиболее эффективной ориентацией в отношении противодействия крутящей нагрузке.
[26] Иллюстрируемые здесь варианты осуществления приведены лишь в качестве примеров, так что можно в рамках настоящего изобретения предусмотреть и иные конфигурации соединений. Следует понимать, что охватываемые и охватывающие фиксирующие приспособления могут находиться либо на двигателе, либо на дифференциале. Так, например, на двигателе могут быть располагаться охватываемые фиксирующие приспособления, а на дифференциале - охватывающие.
[27] Охватываемое фиксирующее приспособление может устанавливаться в охватывающем фиксирующем приспособлении с помощью специальной машины, вдвигает дифференциал в нужное место, либо можно затянуть крепежные элементы 73 таким образом, чтобы охватываемое фиксирующее приспособление плотно пригнано в охватывающем фиксирующем приспособлении.
[28] На фиг. 7 показан другой передний дифференциал, имеющий кожух 120, который образует собой внутреннюю сторону 122. Кожух 120 ограничивает отверстие 124 моста, в которое входит полуось переднего моста. Имеется группа фиксирующих приспособлений, расположенных радиально вокруг центра отверстия 124 моста. В состав этой группы входят два охватываемых фиксирующих приспособления 126 и одно охватывающее фиксирующее приспособление 130. Следует понимать, что при использовании других вариантов осуществления группа может состоять из большего или меньшего количества каждого из отдельных видов фиксирующих приспособлений. Каждое из охватываемых фиксирующих приспособлений 126 может выступать наружу от внутренней стороны 122 и имеет боковые стенки, отходящие от дальнего конца фиксирующего приспособления до наружной стороны 122. Две или более из боковых стенок имеют наружные взаимодействующие поверхности 128, зацепляющиеся с соответствующими поверхностями соответствующего охватывающего фиксирующего приспособления, находящегося на двигателе. По меньшей мере, некоторые из взаимодействующих поверхностей 128 могут располагаться таким образом, чтобы взаимодействующие поверхности 128 создавали силу противодействия (R), нормальную к направлению крутящей нагрузки (τ) переднего дифференциала.
[29] В состав группы входит также по меньшей мере одно охватывающее фиксирующее приспособление 130, состоящее из пары плеч 132, который выступают наружу от внутренней стороны 122. Плечи 132 разнесены относительно друг друга, образуя полость 134, в которую входит соответствующее охватываемое фиксирующее приспособление, расположенное на двигателе. Каждое из плеч образует собой внутреннюю взаимодействующую поверхность, зацепляющуюся с соответствующей взаимодействующей поверхностью на охватываемом фиксирующем приспособлении. По меньшей мере, некоторые из взаимодействующих поверхностей 136 могут располагаться таким образом, чтобы взаимодействующие поверхности 136 создавали силу противодействия, нормальную к направлению крутящей нагрузки переднего дифференциала.
[30] Как видно на фиг. 8, где еще один передний дифференциал 150, он содержит кожух, имеющий фланцевую часть 152 с охватываемым фиксирующим приспособлением 154, которое отходит наружу от него. Это охватываемое фиксирующее приспособление 154 взаимодействует с охватывающим фиксирующим приспособлением 156, находящимся на двигателе 158, в результате чего образуется соединение 166, с помощью которого дифференциал по меньшей мере частично крепится к двигателю. В соответствии с этим вариантом осуществления по меньшей мере одно из соединений содержит не только охватываемое и охватывающее фиксирующие приспособления, но и крепежный элемент 164, проходящий через фиксирующие приспособления. Передний дифференциал 150 ограничивает собой расточку 162, полностью проходящую через охватываемое фиксирующее приспособление 154. В двигателе 158 выполнено резьбовое отверстие 160, которое содержит просвет, находящийся в основании охватывающего фиксирующего приспособления 156. Крепежный элемент 164 проходит через расточку 162 и ввинчивается в резьбовое отверстие 160. Благодаря тому, что крепежный элемент 164 центрирован внутри фиксирующих приспособлений, облегчается прикрепление дифференциала к двигателю.
[31] Хотя выше были описаны типовые варианты осуществления, не следует считать, что эти варианты раскрывают все возможные формы, охватываемые формулой изобретения. Использованные в описании выражения имеют скорее иллюстративный, нежели ограничительный характер, поэтому должно быть очевидно, что возможно внесение разнообразных изменений без выхода при этом за рамки сущности и объема изобретения. Как уже было сказано ранее, признаки, свойственные различным вариантам осуществления, можно объединять с формированием тем самым дополнительных вариантов, которые могут не быть описанными или проиллюстрированными в явном виде. Хотя различные варианты осуществления могли быть представлены как дающие некоторые преимущества или предпочтительные по сравнению с другими вариантами или решениями, известными из предшествующего уровня техники, в том, что касается одной или более требуемых характеристик, специалистам среднего уровня должно быть понятно, что можно пожертвовать одним или большим числом признаков, если необходимо добиться нужных совокупных характеристик системы, которые определяются конкретной ситуацией применения и реализации. В число этих характеристик могут входить, хотя ими перечень не исчерпывается, стоимость, прочность, долговечность, стоимость с учетом срока службы, конкурентоспособность, внешний вид, компоновка, размеры, удобство техобслуживания, вес, технологичность изготовления, простота сборки и пр. В связи с этим варианты осуществления, описанные как менее желательные по сравнению с другими вами или с решениями, известными из предшествующего уровня техники, в том, что касается одной или более требуемых характеристик, не выходят за рамки объема изобретения и могут оказаться пригодными в отдельных ситуациях.