ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛА Российский патент 2015 года по МПК F16H48/10 F16H48/40 F16H57/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к дифференциалу с цилиндроконической передачей, состоящей из находящихся в зацеплении первой ведущей и второй ведомой геликоидальных шестерен, картера ведущей шестерни, выполненного с возможностью размещения в нем геликоидальной ведущей шестерни, а также опорного элемента, выполненного с возможностью опирания на него геликоидальной ведущей шестерни.

Уровень техники, предшествующий изобретению

Из уровня техники известны геликоидальные шестерни для использования в дифференциалах, рассмотренные, например, в патентах США №№3253483 и 4791832. Между тем, геликоидальные шестерни обычно не используются в дифференциалах, например, из-за проблем, связанных с прочностью, стоимостью изготовления компонентов шестерен с приемлемыми допусками, а также сложностью обеспечения равного распределения крутящего момента между компонентами шестерен.

Дифференциал, включающий в себя геликоидальную полуосевую шестерню, геликоидальную ведущую шестерню и картер ведущей шестерни может быть выполнен с возможностью разделения крутящего момента между несколькими геликоидальными ведущими шестернями, которые могут быть расположены внутри картера ведущей шестерни. Корпус ведущей шестерни может содержать, в целом, круглое кольцо, по меньшей мере, с одним отверстием, проходящим радиально внутрь от внешней радиальной поверхности картера ведущей шестерни. Каждое отверстие может быть глухим отверстием, закрытым стенкой, образующей внутреннюю радиальную поверхность картера ведущей шестерни. Геликоидальная ведущая шестерня может быть расположена в каждом из глухих отверстий. С одного торца каждой геликоидальной ведущей шестерни может находиться выступ, предназначенный для направления ведущей шестерни внутри картера ведущей шестерни. Выступ может проходить в направлении вдоль продольной оси геликоидальной ведущей шестерни. Диаметр выступа может быть меньше диаметра геликоидальной ведущей шестерни. Направление геликоидальной ведущей шестерни из-за малого диаметра выступа может обеспечиваться в недостаточной степени. Торец геликоидальной ведущей шестерни, на котором расположен выступ, может соприкасаться со стенкой картера ведущей шестерни, образующей внутреннюю радиальную поверхность картера ведущей шестерни. Из-за трения между соприкасающимися поверхностями торца геликоидальной ведущей шестерни и картера ведущей шестерни может выделяться тепло. Теплообмен между компонентами дифференциала может быть затруднен из-за тонкой стенки картера ведущей шестерни в области соприкосновения с геликоидальной ведущей шестерней. Кроме этого, компоненты шестерен могут плохо зацепляться вследствие погрешностей, допущенных при производстве компонентов шестерен, сборке дифференциала и/или деформации компонентов шестерен при эксплуатационной нагрузке, подобные погрешности могут быть неизбежны и могут приводить к неравномерному распределению крутящего момента между ведущими шестернями дифференциала. Неравномерное распределение крутящего момента между ведущими шестернями дифференциала может приводить к низкой несущей способности по крутящему моменту. Кроме этого, использование глухого отверстия может дополнительно затруднять изготовление картера ведущей шестерни. Ввиду того, что может требоваться выравнивание продольной оси глухого отверстия с продольной осью непосредственно самой геликоидальной ведущей шестерни, а также с продольной осью выступа геликоидальной ведущей шестерни, допуски, устанавливаемые для картера ведущей шестерни и геликоидальной ведущей шестерни, делаются очень малыми, что дополнительно затрудняет производство дифференциала.

Желательно улучшить направление геликоидальной ведущей шестерни в картере ведущей шестерни и оптимизировать распределение крутящего момента между несколькими ведущими шестернями, которые могут находиться внутри картера ведущей шестерни, и то и другое позволяет существенно повысить несущую способность дифференциала по крутящему моменту. Также желательно улучшить условия теплообмена в областях дифференциала, где возникает трение в результате соприкосновения поверхностей геликоидальной ведущей шестерни с картером ведущей шестерни. Кроме этого, желательно усовершенствовать обрабатываемость дифференциала без существенного удорожания производственного процесса с целью повышения точности изготовления геликоидальных ведущих передач и корпуса ведущей передачи, что может быть экономически нецелесообразно при массовом производстве дифференциалов с зубчатыми передачами с распределением крутящего момента.

Краткое изложение сущности изобретения

Дифференциал может включать в себя геликоидальную полуосевую шестерню, геликоидальную ведущую шестерню, выполненную с возможностью зубчатого зацепления с полуосевой шестерней; картер ведущей шестерни, выполненный с возможностью размещения в нем геликоидальной ведущей шестерни; а также первый опорный элемент, выполненный с возможностью опирания на него геликоидальной ведущей шестерни. Полуосевая шестерня может вращаться вокруг оси дифференциала. У полуосевой шестерни может быть первый торец, а также второй торец, расположенный оппозитно первому торцу. Картер ведущей шестерни может содержать, в целом, круглое кольцо, а также может включать в себя внешнюю радиальную поверхность, внутреннюю радиальную поверхность и отверстие, проходящее радиально внутрь от внешней радиальной поверхности. Первый опорный элемент может быть расположен радиально внутри относительно внутренней радиальной поверхности картера ведущей шестерни. По некоторым вариантам осуществления дифференциал может дополнительно включать в себя второй опорный элемент, выполненный с возможностью опирания на него геликоидальной ведущей шестерни. Второй опорный элемент может быть расположен радиально снаружи относительно внешней радиальной поверхности картера ведущей шестерни.

Дифференциал может включать в себя геликоидальную полуосевую шестерню, геликоидальную ведущую шестерню, выполненную с возможностью зацепления с полуосевой шестерней; картер ведущей шестерни, выполненный с возможностью размещения в нем геликоидальной ведущей шестерни; первый опорный элемент, выполненный с возможностью опирания на него геликоидальной ведущей шестерни; а также второй опорный элемент, выполненный с возможностью опирания на него геликоидальной ведущей шестерни. Полуосевая шестерня может вращаться вокруг оси дифференциала. У полуосевой шестерни может быть первый торец, а также второй торец, расположенный оппозитно первому торцу. Картер ведущей шестерни может содержать, в целом, круглое кольцо, а также может включать в себя внешнюю радиальную поверхность, внутреннюю радиальную поверхность и отверстие, проходящее радиально внутрь от внешней радиальной поверхности через внутреннюю радиальную поверхность таким образом, чтобы отверстие было открыто как с первого торца отверстия, так и со второго торца отверстия. Второй торец отверстия может быть расположен оппозитно первому торцу отверстия. Первый опорный элемент может зацепляться с первым торцом геликоидальной ведущей шестерни и может быть расположен радиально внутри относительно внутренней радиальной поверхности картера ведущей шестерни. Второй опорный элемент может зацепляться со вторым торцом геликоидальной ведущей шестерни и может быть расположен радиально снаружи относительно внешней радиальной поверхности картера ведущей шестерни.

Краткое описание чертежей

Далее в качестве примера будут рассмотрены варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, где

на фиг.1 показан вид сбоку, в сечении дифференциала по одному из вариантов осуществления изобретения;

на фиг.2 показан вид сбоку, в сечении дифференциала по одному из вариантов осуществления изобретения;

на фиг.3 показан вид спереди, в сечении дифференциала по фиг.2;

на фиг.4 показан вид спереди, частично в сечении, дифференциала по фиг.2;

на фиг.5 показан схематический чертеж осевого перемещения, по меньшей мере, одной геликоидальной ведущей шестерни дифференциала по фиг.4 при нулевых производственных отклонениях;

на фиг.6 показан схематический чертеж осевого перемещения, по меньшей мере, одной геликоидальной ведущей шестерни дифференциала по фиг.4, по меньшей мере, при частичных производственных отклонениях;

на фиг.7 показан вид спереди, частично в сечении, дифференциала по фиг.2;

на фиг.8 показан схематический чертеж осевого перемещения, по меньшей мере, одной геликоидальной ведущей шестерни дифференциала по фиг.7 при нулевых производственных отклонениях;

на фиг.9 показан схематический чертеж осевого перемещения, по меньшей мере, одной геликоидальной ведущей шестерни дифференциала по фиг.7, по меньшей мере, при частичных производственных отклонениях;

на фиг.10 показан вид сбоку, в сечении дифференциала по одному из вариантов осуществления изобретения;

на фиг.11 показан вид сбоку, в сечении дифференциала по одному из вариантов осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

Ниже будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, примеры которых рассматриваются в настоящем документе и изображены на прилагаемых чертежах. Хотя изобретение будет рассмотрено на примере вариантов его осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено подобными вариантами осуществления. Наоборот, изобретение охватывает любые альтернативные варианты, модификации, а также эквиваленты, которые могут составлять объем и сущность изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.

На фиг.1, в целом, изображен вариант осуществления дифференциала 10 в соответствии с настоящим изобретением. По одному из вариантов осуществления дифференциал 10 состоит из корпуса 12, полуосевой шестерни 14, геликоидальной ведущей шестерни 16, картера 18 ведущей шестерни, а также первого опорного элемента 20. Корпус 12 дифференциала может быть обычным корпусом, известным из уровня техники, и может быть выполнен с возможностью размещения в нем полуосевой шестерни 14, геликоидальной шестерни 16, картера 18 ведущей шестерни, опорного элемента 20, а также любого количества других компонентов дифференциала 10.

Полуосевая шестерня 14 может быть выполнена с геликоидальными зубьями. Количество геликоидальных зубьев и геометрия их боковых поверхностей может меняться в зависимости от варианта осуществления изобретения. Использование технологии штамповки вместо технологии нарезания при изготовлении полуосевых шестерен 14 позволяет существенно повысить прочность полуосевых шестерен 14. Соответственно геликоидальные полуосевые шестерни 14 могут быть крепкими и прочно установленными. Применение высокопрочных геликоидальных шестерен позволяет использовать их для передачи увеличенного крутящего момента и расширяет диапазон распределения крутящего момента. Полуосевая шестерня 14 может вращаться вокруг оси 22 дифференциала. По одному из вариантов осуществления изобретения первая и вторая полуосевые шестерни 14 могут быть расположены с противоположных сторон картера 18 ведущей шестерни. Каждая из полуосевых шестерен 14 может включать в себя кольцевую втулочную часть (не показана) с внутренней радиальной поверхностью с множеством расположенных на ней шлицов. Кольцевая втулочная часть может быть выполнена с возможностью установки в ней вала (не показан) транспортного средства таким образом, чтобы валы могли соединяться с полуосевыми шестернями 14 за счет шлицевых соединений.

Геликоидальная ведущая шестерня 16 установлена с возможностью зацепления с полуосевой шестерней 14. У геликоидальной ведущей шестерни 16 имеется первый торец 24, а также второй торец 26. Второй торец 26 может быть расположен оппозитно первому торцу 24. Количество геликоидальных зубьев шестерни 16 и геометрия их боковых поверхностей может меняться в зависимости от варианта осуществления изобретения. По одному из вариантов осуществления изобретения геликоидальная ведущая шестерня 16 может быть, в целом, цилиндрической, хотя форма геликоидальной ведущей шестерни 16 может меняться в зависимости от варианта осуществления изобретения. По некоторым вариантам осуществления может использоваться множество ведущих шестерен 16. Количество ведущих шестерен 16 в дифференциале 10 может меняться. Однако, в целом, может быть, по меньшей мере, две ведущие шестерни 16. По одному из вариантов осуществления количество ведущих шестерен 16 может быть примерно от трех до четырех, хотя по другим вариантам осуществления может использоваться большее или меньшее количество ведущих шестерен 16.

Картер 18 ведущей шестерни выполнен с возможностью расположения в нем геликоидальной ведущей шестерни 16 для зацепления с полуосевой шестерней 14. По одному из вариантов осуществления изобретения картер 18 ведущей шестерни может быть выполнен с возможностью размещения и/или расположения в нем нескольких геликоидальных ведущих шестерен 16. Геликоидальные шестерни 16 могут быть продольно разнесены по окружности картера 18 ведущей шестерни. По одному из вариантов осуществления изобретения картер 18 ведущей шестерни может быть изготовлен из цельного куска материала (например, иметь однородную, неразъемную и/или монолитную конструкцию). По одному из вариантов осуществления изобретения картер 18 ведущей шестерни, в целом, может иметь кольцеобразную форму. В частности, картер 18 ведущей шестерни может включать в себя, в целом, круглое кольцо. У картера 18 ведущей шестерни может быть внешняя радиальная поверхность 28, а также внутренняя радиальная поверхность 30. Внешняя радиальная поверхность 28 может проходить по окружности вдоль картера 18 ведущей шестерни. В картере 18 ведущей шестерни также может иметься отверстие 32. По одному из вариантов осуществления изобретения в картере 18 ведущей шестерни может быть множество отверстий 32. В частности, исключительно в качестве примера и без ограничения, через картер 18 ведущей шестерни может проходить примерно три-четыре отверстия 32. Хотя количество указанных отверстий 32 составляет, в частности, от трех до четырех, по другим вариантам осуществления число отверстий 32 может быть больше или меньше. Отверстия 32 могут быть разнесены между собой с равными угловыми интервалами вдоль окружности картера 18 ведущей шестерни. Хотя указано, что отверстия 32 разнесены между собой с равными угловыми интервалами вдоль окружности картера 18 ведущей шестерни, по другим вариантам осуществления отверстия 32 могут быть разнесены любым иным образом и/или способом.

Ось отверстия 32 может проходить, по существу, радиально наружу примерно от центра отверстия картера 18 ведущей шестерни. Отверстие 32 может проходить радиально внутрь от внешней радиальной поверхности 28. По одному из вариантов осуществления отверстие 32 может проходить от внешней радиальной поверхности 28 картера 18 ведущей шестерни через внутреннюю радиальную поверхность 30 картера 18 ведущей шестерни. Соответственно, отверстие 32 может быть открыто как с первого торца 34 отверстия 32, так и со второго торца 36 отверстия 32. Первый торец 34 отверстия 32 может быть расположен оппозитно второму торцу 36 отверстия 32. Использование отверстий 32, которые могут проделываться механически через весь корпус картера 18 ведущей шестерни, вместо глухих отверстий позволяет упростить изготовление картера 18 ведущей шестерни, а также осуществлять механическое проделывание отверстий 32. Например, отверстия 32 могут выполняться механически за одну операцию, что позволяет существенно сократить количество производственных погрешностей. Геликоидальная ведущая шестерня 16 находится в отверстии 32. Отсутствие выступа на торце геликоидальной ведущей шестерни 16, а также устранение источника производственных погрешностей за счет механической обработки за одну операцию позволяет надежно и правильно направлять геликоидальную ведущую шестерню внутри отверстия 32. Правильное направление геликоидальных шестерен 16 имеет решающее значение для исправной работы дифференциала 10. Количество геликоидальных шестерен 16 может, в целом, соответствовать количеству отверстий 32 в картере 18 ведущей шестерни, хотя по отдельным вариантам осуществления количество ведущих шестерен 16 может быть меньше количества отверстий 32. В подобных вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, одно или несколько отверстий 32 могут оставаться открытыми. Размер ведущей шестерни 16 также может отличаться, но, в целом, может быть таким, чтобы она могла функционально помещаться внутри отверстия 32 картера 18 ведущей шестерни, позволяя ведущей шестерне 16 свободно вращаться внутри отверстия 32.

У картера 18 ведущей шестерни также может иметься первая поверхность 38 и вторая поверхность 40. Первая поверхность 38 может быть расположена оппозитно второй поверхности 40. Картер 18 ведущей шестерни также может включать в себя канал 42, идущий от первой поверхности 38 ко второй поверхности 40, в целом, круглого кольца картера 18 ведущей шестерни. Канал 42 может быть, по существу, радиально выровнен с отверстием 32. Кроме этого, количество каналов 42, в целом, может соответствовать количеству отверстий 32 в картере 18 ведущей шестерни, хотя по разным вариантам осуществления изобретения количество каналов 42 может быть больше или меньше количества отверстий 32. Геликоидальная поверхность каждой полуосевой шестерни 14 может быть обращена в сторону картера 18 ведущей шестерни. Полуосевые шестерни 14 могут быть выполнены с возможностью функционального или зубчатого зацепления с ведущими шестернями 16. В частности, геликоидальные зубья полуосевых шестерен 14 могут функционально или зубчато зацепляться с геликоидальными зубьями ведущих шестерен 16. И геликоидальные зубья полуосевых шестерен 14, и геликоидальные зубья ведущих шестерен 16 могут заходить в каналы 42 картера 18 ведущей шестерни. В случае зубчатого зацепления между ведущими шестернями 16 и полуосевыми шестернями 14 полуосевые шестерни 14 могут принудительно поворачиваться вокруг своей оси (т.е. оси 22 дифференциала). Полуосевые шестерни 14 могут быть выполнены с возможностью передачи крутящего момента с ведущих шестерен 16 на выходное устройство (например, на оси колес транспортного средства). Поскольку выходные устройства (например, оси колес) находятся на земной поверхности и сопряжены с полуосевыми шестернями 14, транспортное средство, оборудованное дифференциалом 10, может перемещаться. При вращении полуосевых шестерен 14 с разной скоростью, за счет взаимодействия с земной поверхностью через выходные устройства (например, оси колес), ведущие шестерни 16 могут вращаться внутри картера 18 ведущей шестерни, зацепляясь за полуосевые шестерни 14 для компенсации.

Первый опорный элемент 20 может быть выполнен с возможностью опирания на него геликоидальной ведущей шестерни 16. В частности, первый опорный элемент 20 может быть выполнен с возможностью ограничения осевого перемещения геликоидальной ведущей шестерни 16. По одному из вариантов осуществления изобретения, изображенному на фиг.1, геликоидальные ведущие шестерни 16, в целом, могут аксиально фиксироваться между первым опорным элементом 20 и внутренней поверхностью корпуса 12 дифференциала. Картер 18 ведущей шестерни может оказывать давление на геликоидальные ведущие шестерни 16 с целью их перемещения вокруг и/или вдоль оси 22 дифференциала (т.е. вдоль осевой линии центров полуосевых шестерен 14). Первый опорный элемент 20 может быть расположен радиально внутри относительно внутренней радиальной поверхности 30 картера 18 ведущей шестерни. Соответственно, первый опорный элемент 20 можно считать внутренней опорой для геликоидальных ведущих шестерен 16. Первый опорный элемент 20 может иметь, в целом, круглую форму. По одному из вариантов осуществления изобретения, в целом, изображенному на фиг.1, первый опорный элемент 20 может быть сплошным цилиндрическим элементом. По другому варианту осуществления изобретения в первом опорном элементе 20 может иметься центральное отверстие. Первый опорный элемент 20 может включать в себя внешнюю поверхность 44, проходящую по окружности вдоль внутренней радиальной поверхности 30 картера 18 ведущей шестерни таким образом, чтобы первый опорный элемент 20 был обращен в сторону торцов 34 каждого из отверстий картера 18 ведущей шестерни. По одному из вариантов осуществления изобретения, в целом, изображенному на фиг.1, первый опорный элемент 20 дифференциала 10 может зацепляться с внутренней радиальной поверхностью 30 картера 18 ведущей шестерни. В частности, внешняя поверхность 44 первого опорного элемента 20 может зацепляться с внутренней радиальной поверхностью 30 картера 18 ведущей шестерни. Другими словами, первый опорный элемент 20 может быть выполнен таким образом, чтобы он вращался только вокруг своей оси и не мог плавать относительно картера 18 ведущей шестерни. По варианту осуществления, в целом, изображенному на фиг.1, первый опорный элемент 20 дифференциала 10 также может зацепляться с первым торцом 24 геликоидальной ведущей шестерни 16, В частности, с первым торцом 24 геликоидальной ведущей шестерни 16 может зацепляться внешняя поверхность 44 первого опорного элемента 20. За счет большой площади поверхности опорного элемента 20, соприкасающейся с первым торцом 24 геликоидальной ведущей шестерни 16, теплообмен между компонентами дифференциала может быть существенно улучшен.

По другому варианту осуществления изобретения, в целом, изображенному на фиг.2, дифференциал 110 может быть, по существу, идентичен дифференциалу по варианту осуществления, в целом, изображенному на фиг.1, за исключением видоизмененного первого опорного элемента 120 и добавленного второго опорного элемента 46. По варианту осуществления изобретения, в целом, изображенному на фиг.2, первый опорный элемент 120 дифференциала 110 может быть видоизменен таким образом, чтобы он не зацеплялся с внутренней радиальной поверхностью 30 картера 18 ведущей шестерни. Между тем, первый опорный элемент 120 дифференциала 110 по-прежнему может зацепляться с первым торцом 24 геликоидальной ведущей шестерни 16. В частности, с первым торцом 24 геликоидальной ведущей шестерни 16 может зацепляться внешняя поверхность 144 первого опорного элемента 120. По данному варианту осуществления первый опорный элемент 120 не контактирует с картером 18 ведущей шестерни и может плавать относительно картера 18 ведущей шестерни. По данному варианту осуществления возможно равномерное распределение крутящего момента между всеми геликоидальными ведущими шестернями 16. По одному из вариантов осуществления изобретения первый опорный элемент 120 может содержать сплошной цилиндрический элемент. По одному из вариантов осуществления изобретения в первом опорном элементе 120 может быть центральное отверстие 45. Центральное отверстие 45 позволяет улучшить ремонтопригодность дифференциала 110. В любом из рассмотренных здесь дифференциалов 10, 110, 210, 310 могут использоваться опорные элементы 20, 120, 220, 320 с центральным отверстием 45 или содержащие сплошной цилиндрический элемент.

По одному из вариантов осуществления изобретения, в целом, изображенному на фигурах 2,3, дифференциал 110 дополнительно содержит второй опорный элемент 46. Второй опорный элемент 46 также может быть выполнен с возможностью опирания на него геликоидальной ведущей шестерни 16. В частности, второй опорный элемент 46 может быть выполнен с возможностью ограничения осевого перемещения геликоидальной ведущей шестерни 16. По одному из вариантов осуществления изобретения геликоидальные шестерни 16 могут, в целом, аксиально фиксироваться между первым опорным элементом 120 и вторым опорным элементом 46. Второй опорный элемент 46 может быть расположен радиально снаружи относительно внешней радиальной поверхности 28 картера 18 ведущей шестерни. Соответственно, второй опорный элемент 46 можно считать внешней опорой для геликоидальных ведущих шестерен 16. Второй опорный элемент 46 может иметь, в целом, круглую форму. У второго опорного элемента 46 также может иметься внешняя поверхность 48, проходящая по окружности вдоль внутренней радиальной поверхности корпуса 12 дифференциала. У второго опорного элемента 46 также может иметься внутренняя поверхность 50, проходящая по окружности вдоль внешней радиальной поверхности 28 картера 18 ведущей шестерни таким образом, чтобы второй опорный элемент 46 был обращен в сторону торцов 36 каждого из отверстий 32 картера 18 ведущей шестерни. По одному из вариантов осуществления изобретения второй опорный элемент 46 дифференциала 110 может не зацепляться с внешней радиальной поверхностью 28 картера 18 ведущей шестерни. Между тем, второй опорный элемент 46 может зацепляться со вторым торцом 26 геликоидальной ведущей шестерни 16. По данному варианту осуществления второй опорный элемент 46 не контактирует с картером 18 ведущей шестерни и может плавать относительно картера 18 ведущей шестерни. По данному варианту осуществления возможно равномерное распределение крутящего момента между всеми геликоидальными ведущими шестернями 16.

В зависимости от того, сколько полуосевых шестерен 16 четыре или более находится в дифференциале 110, первый опорный элемент 120, а также второй опорный элемент 46 могут содержать гибкий материал. По одному из вариантов осуществления гибкий материал может обеспечивать упругую деформацию. Использование гибкого материала позволяет первому и второму опорным элементам 120, 46 выступать в качестве плоской пружины. Из-за производственных погрешностей геликоидальные полуосевые шестерни 16 могут устанавливаться в осевом направлении неравномерно. Те геликоидальные ведущие шестерни 16, на которые приходится более высокая нагрузка, могут упруго деформировать одну или обе первую и вторую опоры 120, 46. Упругая деформация одной или обеих первой и второй опор 120, 46 позволяет компенсировать негативное влияние производственных погрешностей на возможности по передаче крутящего момента дифференциалом 110. Даже если первая и вторая опоры 120, 46 содержат гибкий материал, жесткость и прочность первой и второй опор 120, 46 позволяет выдерживать функциональные нагрузки, воздействующие на первую и вторую опоры 120, 46. Между тем, жесткость и прочность первой и второй опор 120, 46 недостаточна для того, чтобы упругая деформация приводила, по существу, к равномерному распределению крутящего момента между всеми геликоидальными ведущими шестернями 16. По одному из вариантов осуществления настоящего изобретения в качестве гибкого материала для первого опорного элемента 120, а также второго опорного элемента 46 может использоваться сталь. Хотя, в частности, была указана сталь, по другим вариантам осуществления изобретения могут использоваться любые другие гибкие материалы. Хотя использование гибкого материала для опорных элементов 120, 46 было рассмотрено применительно к дифференциалу 110 с четырьмя или более геликоидальными ведущими шестернями 16, по другим вариантам осуществления изобретения с меньшим количеством геликоидальных ведущих шестерен один или оба опорных элемента 120, 46 могут содержать любое соответствующее количество гибкого материала. Кроме этого, хотя использование гибкого материала было рассмотрено только для опорных элементов 120, 46 дифференциала 110, гибкий материал также может использоваться и для опорных элементов (например, для гибкого опорного элемента 20) по любым другим вариантам рассматриваемого здесь изобретения.

На фиг.3, в целом, показан вид спереди, в сечении дифференциала 110. По одному из изображенных вариантов осуществления дифференциал 110, в целом, может содержать около восьми геликоидальных ведущих шестерен 16. Хотя, в частности, указано восемь геликоидальных ведущих шестерен 16, по другим вариантам осуществления дифференциал 110 может включать в себя большее или меньшее число ведущих шестерен. Геликоидальные ведущие шестерни 16 могут взаимодействовать с первым опорным элементом 120, а также со вторым опорным элементом 46. Первый опорный элемент 120 может включать в себя центровую линию CL_sup1, а второй опорный элемент 46 может включать в себя центровую линию CL_sup2. При осевом давлении, создаваемом геликоидальными ведущими шестернями 16 и полуосевыми шестернями 14, геликоидальные ведущие шестерни 16 могут выталкиваться наружу (т.е. радиально наружу, по существу, вдоль оси геликоидальной ведущей шестерни, в направлении второго опорного элемента 46) или вовнутрь (т.е. радиально вовнутрь, по существу, вдоль оси геликоидальной ведущей шестерни, в направлении первого опорного элемента 120), в зависимости от того осуществляет транспортное средство, в котором находится дифференциал 110, поворот направо или налево. В идеальном случае, при отсутствии производственных погрешностей/отклонений (что исключено при серийном производстве) осевое перемещение всех ведущих шестерен 16 по длине может быть примерно одинаковым. Это может создавать одинаковую упругую деформацию первого и второго опорных элементов 120, 46. Однако в случае производственных погрешностей/отклонений каждая из геликоидальных ведущих шестерен 16 может перемещаться на определенное расстояние вдоль оси геликоидальной ведущей шестерни, причем осевое перемещение каждой геликоидальной ведущей шестерни 16 может быть разным. Поскольку первый и второй опорные элементы 120, 46 являются гибкими, осевое давление, воздействующее на каждую геликоидальную ведущую шестерню 16, может быть примерно одинаковым. Это позволяет осуществлять, по существу, равномерное распределение нагрузки между всеми геликоидальными ведущими шестернями 16. Поскольку первый и второй опорные элементы 120, 46 могут быть гибкими и могут быть выполнены с возможностью компенсации производственных погрешностей, осевое давление, воздействующее на каждую геликоидальную ведущую шестерню 16, может быть примерно одинаковым. Соответственно, дифференциал 110 может быть относительно устойчив к производственным отклонениям, нагрузка на геликоидальные ведущие шестерни 16 может быть, по существу, одинаковой, а способность дифференциала 110 по передаче мощности может быть существенно увеличена.

Как схематически показано на фиг.4, когда транспортное средство, в котором установлен дифференциал 110, поворачивает налево, нагрузка, воздействующая на геликоидальные ведущие шестерни 16, может быть направлена наружу. У идеального дифференциала с нулевыми производственными погрешностями/отклонениями (что исключено при серийном производстве) все геликоидальные ведущие шестерни 16 могут перемещаться под нагрузкой на одинаковое расстояние 8, как это, в целом, показано на фиг.5. Однако в случае производственных погрешностей/отклонений (что неизбежно) каждая геликоидальная ведущая шестерня 16 может перемещаться на собственное осевое расстояние δ, как это, в целом, показано на фиг.6, причем i=1…N, где N является общим количеством геликоидальных ведущих шестерен 16.

Как схематически показано на фиг.7, когда транспортное средство, в котором установлен дифференциал 110, поворачивает направо, нагрузка, воздействующая на геликоидальные ведущие шестерни 16, может быть направлена вовнутрь. У идеального дифференциала с нулевыми производственными погрешностей/отклонениями (что исключено при серийном производстве) все геликоидальные ведущие шестерни 16 могут перемещаться под нагрузкой на одинаковое расстояние Δ, как это, в целом, показано на фиг.8. Однако в случае производственных погрешностей/отклонений (что неизбежно) каждая геликоидальная ведущая шестерня 16 может перемещаться на собственное осевое расстояние Δ_i как это, в целом, показано на фиг.9, причем i=1…N, где N является общим количеством геликоидальных ведущих шестерен 16.

По другому варианту осуществления изобретения, в целом, показанному на фиг.10, дифференциал 210 может быть, по существу, идентичен дифференциалу по варианту осуществления, в целом, изображенному на фиг.2, за исключением видоизмененной геликоидальной ведущей шестерни 216 и первого опорного элемента 220. В частности, у видоизмененной геликоидальной ведущей шестерни 216 может быть первый торец 214, имеющий, по существу, сферическую форму. Радиус R_sph кривизны, по существу, сферической формы может определяться сферой с центром О_sph, расположенным на оси 22 дифференциала. По одному из вариантов осуществления изобретения первый торец 224 геликоидальной ведущей шестерни 216 может быть, по существу, вогнутым. У видоизмененного первого опорного элемента 220 может иметься внешняя поверхность 244, проходящая по окружности вдоль внутренней радиальной поверхности 30 картера 18 ведущей шестерни таким образом, чтобы первый опорный элемент 220 был обращен в сторону торца 34 каждого из отверстий 32 в картере 18 ведущей шестерни. Внешняя поверхность 224 первого опорного элемента 220 может иметь, по существу, сферическую форму. Радиус R_sph кривизны, по существу, сферической формы может определяться сферой с центром О_sph, расположенным на оси 22 дифференциала. По одному из вариантов осуществления изобретения внешняя поверхность 244 первого опорного элемента 220 может быть, по существу, выгнутой. Так же как и по некоторым другим вариантам осуществления, первый опорный элемент 220 дифференциала 210 может не входить в зацепление с внутренней радиальной поверхностью 30 картера 18 ведущей шестерни. Вместо этого внешняя поверхность 244 первого опорного элемента 220 может зацепляться с первым торцом 224 геликоидальной ведущей шестерни 216. По измененному варианту осуществления, в целом, изображенному на фиг.3, между геликоидальной ведущей шестерней 216 и первым опорным элементом 220 может возникать поверхностный, а не точечный контакт. Поверхностный контакт позволяет существенно уменьшить контактное давление, приходящееся на взаимодействующие поверхности геликоидальной ведущей шестерни 216 и первого опорного элемента 220. Вариант осуществления, в целом, изображенный на фиг.10, может использоваться в тех случаях, когда производственные допуски у дифференциала 210 ничтожно малы, а несовпадение сферических поверхностей первого опорного элемента 220 и первого торца 224 геликоидальной ведущей шестерни 216 не оказывает негативного влияния на несущую способность сферического контакта взаимодействующих поверхностей геликоидальной ведущей шестерни 216 и первого опорного элемента 220.

По другому варианту осуществления изобретения, в целом, изображенному на фиг.11, дифференциал 310, по существу, может быть идентичен дифференциалу по варианту осуществления, в целом, изображенному на фиг.10, за исключением видоизмененного первого опорного элемента 320. Видоизмененный первый опорный элемент 320 может включать в себя внешнюю поверхность 344, проходящую по окружности вдоль внутренней радиальной поверхности 30 картера 18 ведущей шестерни таким образом, чтобы первый опорный элемент 320 был обращен в сторону торца 34 каждого из отверстий 32 в картере 18 ведущей шестерни. Внешняя поверхность 344 первого опорного элемента 320 может иметь, по существу, сферическую форму. Однако радиус R_sup кривизны первого опорного элемента 320, имеющего, по существу, сферическую форму, может быть меньше радиуса R_sph кривизны сферы с центром O_sph, расположенным на оси 22 дифференциала. По одному из вариантов осуществления изобретения внешняя поверхность 344 первого опорного элемента 320 может быть, по существу, выгнутой. За счет того, что радиус R_sup кривизны первого опорного элемента 320 меньше радиуса R_sph кривизны сферы с центром O_sph, расположенным на оси 22 дифференциала, смазка контактирующих поверхностей торца 224 геликоидальной ведущей шестерни 216 и внешней поверхности 344 первого опорного элемента 320 может быть улучшена. Улучшение условий смазывания обеспечивается за счет т.н. упругогидродинамического эффекта (эффекта EHD). За счет упругогидродинамического эффекта противоположные поверхности торца 224 геликоидальной ведущей шестерни 216 и внешней поверхности 344 первого опорного элемента 320 могут быть разделены, но между неровностями противоположных поверхностей может быть некоторое взаимодействие и может возникать упругая деформация контактирующих поверхностей, увеличивающая область восприятия нагрузки, за счет чего вязкостное сопротивление смазки позволяет выдерживать нагрузку. Специалисты в данной области техники могут определить желательное уменьшение радиуса R_sup кривизны первого опорного элемента 320, имеющего, по существу, сферическую форму, относительно радиуса R_sph кривизны сферы с центром O_sph, расположенным на оси 22 дифференциала, при помощи способов, разработанных с использованием теории упругогидродинамического смазывания.

Представленные выше описания конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения приведены в качестве примера и пояснения. Они не являются исчерпывающими и не ограничивают изобретение конкретными раскрытыми формами, в свете изложенных выше идей возможны различные изменения и вариации. Варианты осуществления были выбраны и рассмотрены с целью пояснения принципов изобретения и его практического применения, для того чтобы специалисты в данной области техники могли использовать изобретение и различные варианты его осуществления с различными изменениями с учетом конкретных потребностей. Поскольку в представленном выше описании изобретение было рассмотрено очень подробно, считается, что после ознакомления и понимания описания изобретения специалистам в данной области техники станут очевидны различные изменения и модификации в изобретении. Предполагается, что изобретение включает в себя все подобные изменения и модификации в той мере насколько они соответствуют объему, определяемому прилагаемой формулой изобретения. Подразумевается, что объем изобретения определен в прилагаемой формуле изобретения и ее эквивалентах.

Изобретение относится к дифференциалу с цилиндроконической передачей. Дифференциал (10) содержит полуосевую шестерню (14), геликоидальную ведущую шестерню (16), находящуюся в зацеплении с полуосевой шестерней, картер (18) ведущей шестерни, первый опорный элемент (20) для опирания на него геликоидальной ведущей шестерни. Полуосевая шестерня вращается вокруг оси (22) дифференциала. У геликоидальной ведущей шестерни имеется первый торец (24), а также второй торец (26), расположенный оппозитно первому торцу. Первый опорный элемент расположен радиально внутри относительно внутренней радиальной поверхности картера ведущей шестерни. Второй вариант осуществления дифференциала дополнительно включает в себя второй опорный элемент (46) для опирания на него геликоидальной ведущей шестерни. Второй опорный элемент расположен радиально снаружи относительно внешней радиальной поверхности картера ведущей шестерни. Изобретение направлено на усовершенствование дифференциала с целью повышения точности изготовления геликоидальных ведущих передач и корпуса ведущей шестерни. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Дифференциал, содержащий
геликоидальную полуосевую шестерню, установленную с возможностью вращения вокруг оси дифференциала,
геликоидальную ведущую шестерню, находящуюся в зацеплении с геликоидальной полуосевой шестерней и имеющую первый торец, а также второй торец, расположенный оппозитно первому торцу,
картер геликоидальной ведущей шестерни, выполненный в виде кольца и включающий в себя внешнюю радиальную поверхность, внутреннюю радиальную поверхность, отверстие, проходящее радиально внутрь от внешней радиальной поверхности,
первый опорный элемент, выполненный с возможностью опирания на него первой геликоидальной ведущей шестерни, причем первый опорный элемент имеет внешнюю поверхность и расположен радиально внутри относительно внутренней радиальной поверхности картера ведущей шестерни, внешняя поверхность первого опорного элемента контактирует с первым торцом геликоидальной ведущей шестерни.

2. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что геликоидальная ведущая шестерня расположена в отверстии.

3. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что картер ведущей шестерни дополнительно содержит:
первую поверхность,
вторую поверхность, расположенную оппозитно первой поверхности; а также
канал, идущий от первой поверхности ко второй поверхности картера ведущей шестерни соосно отверстию.

4. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что отверстие проходит от внешней радиальной поверхности картера ведущей шестерни через внутреннюю радиальную поверхность картера ведущей шестерни таким образом, чтобы отверстие было открыто как с первого торца отверстия, так и со второго торца отверстия, при этом второй торец расположен оппозитно первому торцу.

5. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что первый опорный элемент в целом является круглым.

6. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что первый опорный элемент контактирует с внутренней радиальной поверхностью картера ведущей шестерни.

7. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что у первого опорного элемента имеется центральное отверстие.

8. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что первый опорный элемент не контактирует с внутренней радиальной поверхностью картера ведущей шестерни.

9. Дифференциал по п.1, дополнительно содержащий второй опорный элемент, выполненный с возможностью опирания на него геликоидальной ведущей шестерни, причем второй опорный элемент расположен радиально снаружи относительно внешней радиальной поверхности картера ведущей шестерни.

10. Дифференциал по п.9, отличающийся тем, что второй опорный элемент в целом является круглым.

11. Дифференциал по п.9, отличающийся тем, что второй опорный элемент не контактирует с внешней радиальной поверхностью картера ведущей шестерни.

12. Дифференциал по п.9, отличающийся тем, что второй опорный элемент контактирует с геликоидальной ведущей шестерней.

13. Дифференциал по п.9, отличающийся тем, что первый опорный элемент контактирует с первым торцом геликоидальной ведущей шестерни, а второй опорный элемент контактирует со вторым торцом геликоидальной ведущей шестерни.

14. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один из следующих элементов: первый торец или второй торец геликоидальной ведущей шестерни имеет, по существу, сферическую форму.

15. Дифференциал по п.14, отличающийся тем, что радиус кривизны, по существу, сферической формы определяется сферой с центром, расположенным на оси дифференциала.

16. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность первого опорного элемента имеет, по существу, сферическую форму.

17. Дифференциал по п.16, отличающийся тем, что радиус кривизны, по существу, сферической формы определяется сферой с центром, расположенным на оси дифференциала.

18. Дифференциал по п.16, отличающийся тем, что радиус кривизны, по существу, сферической формы меньше радиуса кривизны сферы с центром, расположенным на оси дифференциала.

19. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что первый опорный элемент содержит гибкий материал.

20. Дифференциал по п.9, отличающийся тем, что второй опорный элемент содержит гибкий материал.

21. Дифференциал, содержащий
геликоидальную полуосевую шестерню, установленную с возможностью вращения вокруг оси дифференциала,
геликоидальную ведущую шестерню, находящуюся в зацеплении с геликоидальной полуосевой шестерней и имеющую первый торец, а также второй торец, расположенный оппозитно первому торцу,
картер геликоидальной ведущей шестерни, выполненный в виде кольца и включающий в себя внешнюю радиальную поверхность, внутреннюю радиальную поверхность, отверстие, проходящее радиально внутрь от внешней радиальной поверхности через внутреннюю радиальную поверхность так, что отверстие открыто от первого конца отверстия до второго конца отверстия, при этом второй конец расположен оппозитно первому концу,
первый опорный элемент, выполненный с возможностью опирания на него геликоидальной шестерни, контактирующий с первым торцом геликоидальной шестерни и расположенный радиально внутри относительно внутренней радиальной поверхности картера,
второй опорный элемент, выполненный с возможностью опирания на него геликоидальной шестерни, контактирующий со вторым торцом геликоидальной шестерни и расположенный радиально снаружи относительно внешней радиальной поверхности картера ведущей шестерни, при этом второй торец геликоидальной шестерни контактирует со вторым опорным элементом.