Дифференциал

Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности к конструкции дифференциала трансмиссий транспортных средств высокой проходимости.
7
Известен самоблокирующий кулачковый дифференциал кинематически связанный с полуосями, содержащий корпус с размещенными в нем соосно внутренней и наружной звездочками, расположенное между ними водило с сухарями. Внутренняя и наружная звездочки имеют кулачки, а сухари, установлены в два ряда с возможностью скольжения по поверхностям внутренней и наружной звездочек и в отверстиях водила, причем поверхность сухарей, контактирующая с кулачками внутренней звездочки, выполнена в форме сопряженных участков, вогнутых с кривизной, соответствующей дуге кулачка внутренней звездочки, и расположенного между ними выпуклого (Патент на изобретение RU № 2235931, МПКF16 H 48/20, F16 H 48/14, опубликовано 10.09. 2004 г.).
Недостатками известного самоблокирующего кулачкового дифференциала являются недолговечность, сложность конструкции и значительная материалоемкость. Указанные недостатки обусловлены следующим. Недолговечность обусловлена тем, что известный дифференциал является дифференциалом повышенного трения, так как имеет значительное внутреннее трение, которое позволяет передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо и меньшее на буксующее колесо. В результате сухари и кулачки внутренней звездочки, контактируя, интенсивно изнашиваются и, как следствие, дифференциал утрачивает работоспособность.
Сложность конструкции и значительная ее материалоемкость известного дифференциального механизма обусловлена тем, что она включает наружную звездочку и водило.
Кроме того известный дифференциальный механизм сложен в изготовлении поскольку поверхность сухарей, контактирующая с кулачками внутренней звездочки, выполнена в форме трех сопряженных участков, причем два из которых вогнутые и выполняются с кривизной, соответствующей дуге кулачка внутренней звездочки, а третий – между ними выпуклый.
7
Наиболее близким по достигаемому эффекту к заявленному дифференциалу является дифференциал, включающий наружное кольцо и внутреннее кольцо, расположенные коаксиально относительно друг к другу, на наружной поверхности внутреннего кольца выполнены пазы, пазы снабжены парами клиньев, выполненных в виде тела вращения, между наружным кольцом и внутренним кольцом расположено дополнительное кольцо, пазы внутреннего кольца образуют с дополнительным кольцом сдвоенные клиновидные щели, расположенные друг к другу вершинами своих острых углов, внутреннее кольцо контактирует через клинья с дополнительным кольцом, причем наружное кольцо контактирует с дополнительным кольцом через соединение типа «шип-паз», а шип установлен в пазу с зазорами, в которых размещены упругие элементы, а сдвоенные клиновидные щели снабжены упругими элементами. (Патент на полезную модель RU № 155896, МПКF16 H 48/20, опубликовано 20. 10. 2015 – прототип).
Недостатками известного дифференциала, принятого за прототип, является его недолговечность и низкая ремонтопригодность.
Указанный недостаток обусловлен тем, что известный дифференциал является дифференциалом повышенного трения, так как имеет значительное внутреннее трение, которое позволяет передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо и меньшее на буксующее колесо. В результате значительного внутреннего трения интенсивно изнашиваются поверхности пазов внутреннего кольца. Происходит это за счет трения на контактирующих поверхностях, от усталостного выкрашивания после длительного времени их работы в нормальных условиях и остаточных деформации в виде лунок и вмятин при ударных перегрузках. При этом наиболее интенсивно происходит износ относительно небольших участков внутреннего кольца известного дифференциал. Объясняется это тем, что участки, на которых происходит контакт поверхностей клиньев, выполненных в виде тела вращения, и участки, на которых происходит контакт внутренней поверхности дополнительного кольца, меняются в процессе работы известного дифференциала. Поэтому их износ происходит менее интенсивно, чем износ определенных участков внутреннего кольца. Кроме этого, так как силы, действующие на клин с обеих сторон равны, а площадь контакта между клином и плоской или выпуклой поверхностью внутреннего кольца меньше, чем между клином и вогнутой поверхностью дополнительного кольца, то наибольшее напряжение возникает на поверхности соприкосновения клина с внутренним кольцом. Это напряжение определяет предельную величину момента, передаваемого дифференциалом, и способствует интенсивному износу определенных участков внутреннего кольца дифференциала.
Таким образом, наиболее интенсивно изнашиваются участки внутреннего кольца 2 дифференциала, контактирующие с клиньями, выполненными в виде тел вращения. Это определяет недолговечность самого дифференциала. Кроме этого, клинья и дополнительное кольцо относительно легко заменить в ходе ремонта. Тогда как для замены внутреннего кольца необходимо полностью разобрать дифференциал, что делает его ремонтопригодность низкой.
Техническим результатом полезной модели является увеличение долговечности дифференциала.
Технический результат достигается тем, что в дифференциал, включающий наружное кольцо и внутреннее кольцо, расположенные коаксиально относительно друг к другу, на наружной поверхности внутреннего кольца выполнены пазы, пазы снабжены парами клиньев, выполненных в виде тела вращения, между наружным кольцом и внутренним кольцом расположено дополнительное кольцо, пазы внутреннего кольца образуют с дополнительным кольцом сдвоенные клиновидные щели, расположенные друг к другу вершинами своих острых углов, внутреннее кольцо контактирует через клинья с дополнительным кольцом, согласно полезной модели во внутреннем кольце в поверхностях пазов выполнены дополнительные пазы, снабженные пробками, соединенными с дополнительными пазами фиксаторами.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведен схематично дифференциал, вид спереди; на фиг. 2 – тоже, в аксонометрии; на фиг. 3 –тоже, в разрезе А-А на фиг. 1; на фиг. 4 – схематично изображен дифференциал в разобранном виде, в аксонометрии.
Дифференциал включает наружное кольцо 1 и внутреннее кольцо 2, расположенные коаксиально относительно друг друга (фиг. 1). На наружной поверхности 3 внутреннего кольца 2 выполнены пазы 4. Пазы 4 снабжены парами клиньев 5, выполненных в виде тела вращения (фиг. 3). Между наружным кольцом 1 и внутренним кольцом 2 расположено дополнительное кольцо 6. Пазы 4 внутреннего кольца 2 образуют с дополнительным кольцом 6 сдвоенные клиновидные щели 7 (фиг. 3), расположенные друг к другу вершинами своих острых углов. Внутреннее кольцо 2 контактирует через клинья 5 с дополнительным кольцом 6. Во внутреннем кольце 2 в поверхностях пазов 4 выполнены дополнительные пазы 8, снабженные пробками 9 (фиг. 4). Пробки 9 зафиксированы в дополнительных пазах 8 винтами 10 (фиг. 3). Пробки 9 в поперечном сечении имеют форму квадрата. Клинья 5, дополнительное кольцо 6 и пробки 9 выполнены из цементируемых сталей или из сталей, закаливаемых токами высокой частоты (ТВЧ). Наружное кольцо 1 соединено через шлицевое соединение 11 с правой полуосью 12 и левой полуосью 13, и далее с колесами (на схеме не показаны) транспортного средства. Правая полуось 12 и левая полуось 13 через шлицевое соединение 11 соединены соответственно с правой частью 14 и левой частью 15 наружного кольца 1. Правая часть 14 и левая часть 15 (фиг. 1) наружного кольца 1 контактирует с внутренним кольцом 2 через подшипники качения 16. Внутреннее кольцо 2 соединено с ведомой шестерней 17 главной передачей трансмиссии транспортного средства (фиг.1). Для увеличения плавности включения дифференциала наружное кольцо 1 контактирует с дополнительным кольцом 6 через соединение типа "шип-паз", а шип 18 установлен в пазу 19 с зазорами, в которых размещены упругие элементы 20.
Заявленный дифференциал работает следующим образом. В первоначальный момент движения транспортного средства через ведомую шестерню 17 главной передачи на внутреннее кольцо 2 поступает крутящий момент (фиг. 1). Внутреннее кольцо 2 начинает вращаться, например, при движении вперед по часовой стрелке. Клинья 5 начинают закатываться в узкую часть пазов 4 и защемляться в ней между поверхностями дополнительного кольца 6 и пробки 9, образуя жесткое соединение внутреннего кольца 2 с дополнительным кольцом 6 через клинья 5. В результате жесткого соединения с внутренним кольцом 2 дополнительное кольцо 6 тоже начинает вращаться по часовой стрелке. Шипы 18 дополнительного кольца 6, перемещаются в пазах 19 наружного кольца 1, сжимают упругие элементы 20 до полного их сжатия, снижая быстродействие, увеличивая тем самым плавность срабатывания дифференциала. Наружное кольцо 1 начинает вращаться по часовой стрелке, передовая крутящий момент на жестко связанное с ним полуоси 12 и 13 (фиг. 4). Колеса ведущего моста (на схеме не показаны) вращаются в режиме «ведущего», обеспечивая движение транспортного средства.
При движении транспортного средства во время поворота, например, вправо, внешнему по отношению к центру поворота колесу требуется пройти во время поворота более длинный путь, чем колесу, которое расположено ближе к центру поворота. В результате колесо, внешнее по отношению к центру поворота, начинает увеличивать скорость вращения, передавая ее на наружное кольцо 1. Шип 18 левой части дифференциала перемещается в противоположный конец паза 19, а дополнительное кольцо 6 левой части дифференциала начинает вращаться по часовой стрелке вместе с левой частью 14 наружного кольца 1 быстрее, чем внутреннее кольцо 2 дифференциала. В результате клинья 5 выкатываются из узкой части сдвоенных клиновидных щелей 7. Левая полуось 13 вместе с колесом (на схеме не показано) (фиг. 1) работает в режиме «ведомого», без скольжения во время поворота транспортного средства.
Заклинивание клиньев в клиновидных щелях в обоих направлениях движения обеспечивает как движение вперед транспортного средства, так и движение задним ходом.
°
При защемлении клиньев 5 наиболее интенсивный износ происходит верхних поверхностей пробок 9. Это износ за счет трения на контактирующих поверхностях и остаточных деформации в виде лунок и вмятин при ударных перегрузках. По истечении определенного пробега в процессе проведения технического обслуживания транспортного средства винты 10 выкручивают и вынимают пробки 9 из дополнительных пазов 8, поворачиваем пробки 9 на угол 90и устанавливают снова в дополнительные пазы 8. После этого фиксируют пробки 9 в дополнительных пазах 8, путем вкручивания винтов 10 во внутреннее кольцо 2. Работоспособность дифференциала восстановлена. Технологическую операцию по замене изношенной поверхности пробки 9 повторяют 3 раза, если пробка 9 имеет форму призмы, у которой 4 рабочие грани. Если пробка 9 имеет форму куба, то технологическую операцию по замене изношенной поверхности пробки 9 повторяют еще 5 раз, в целом используя 6 рабочих граней пробки 9, имеющей форму куба.
Применение полезной модели позволит: продлить работоспособность дифференциала в процессе эксплуатации, его ремонтопригодность и как следствие увеличить долговечность дифференциала транспортных средств высокой проходимости.