ЧЕРВЯЧНО-ВИНТОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ЗАМЕНЫ ШТАТНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛОВ, СМОНТИРОВАННЫЙ В ШТАТНЫХ РЕДУКТОРАХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2020 года по МПК F16H48/28 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к дифференциальным передачам, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств. Заявленный дифференциал устанавливают, преимущественно в штатных редукторах, взамен существующих отработавших свой срок дифференциалов на отечественных, зарубежных автомобилях малого класса и четырехколесных мотоциклах - квадрациклах, не отработавших свой ресурс наработки. При этом дорогостоящие детали от воздействия избыточного крутящего момента были бы защищены от разрушения.

Известно устройство см. патент RU 2465499 Самоблокирующий дифференциал с дополнительными свободными сателлитами. В котором в корпусе размещен палец с двумя основными сателлитами и взаимодействующие с ними две полуосевые шестерни. Однако наличие блокирующей муфты и рычага переключения не позволяют выполнить его корпус малогабаритным и установить его в существующие редуктора, например в редуктор автомобиля модели ВАЗ 2108.

Известен дифференциальный механизм см. Patent Translate патент США US 3884096 F16H 48/29 20.05.1975 г. в котором в нескольких зубчатых комплексах зубья винтовых линий по спирали сателлитов и находящихся в зацеплении червячных шестерен выполнены в одностороннем направлении наклона винтовых линий см. Фиг. 4. По этой причине общий крутящий момент односторонне чрезмерно воздействует на одну из боковых крышек известного дифференциала. Это обстоятельство лишает его возможности для уменьшения размеров толщины стенки корпуса. Отсутствие такой возможности изготовления малогабаритного корпуса дифференциала лишает его возможности использования для установки в редуктора бывших в эксплуатации автомобилей, например, установки в автомобиль ВАЗ 2108. Дополнительным недостатком является отсутствие в известном дифференциале средств защиты дорогостоящих сателлитов и червячных шестерен, в ситуации, когда автомобиль застрял и, застрял намертво, попытки выбраться из такого препятствия зачастую приводят к поломке известного дифференциала и других деталей трансмиссии. Известен дифференциал см. ЕР 0139679 А1 F16H 1/46 05.08.1985 в котором в зубчатых комплексах зубья винтовых линий по спирали на сателлитах и червячных шестернях см. Фиг. 2 выполнены в одностороннем направлении. Общий крутящий момент при работе дифференциала распределяется неравномерно, одна из боковых сторон постоянно перегружена. Этот фактор лишает возможности уменьшить толщину стенки корпуса с целью уменьшения габаритных размеров для установки дифференциала в существующий редуктор транспортного средства. Кроме того, известный дифференциал не снабжен средствами защиты от избыточных перегрузок дорогостоящих сателлитов и червячных шестерен.

Известно устройство самоблокирующий дифференциал под маркой TORSEN-1T см. патент US 2859641 F16H 48/29 11.11.1958 г. В котором червячные шестерни ведущих полуосей и сателлиты являются червячными парами. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые попарно связаны с сателлитами, которые попарно связаны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, в каждом зубчатом комплексе сателлит ведущая червячная шестерня либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей при повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то червячную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с корпусом дифференциала, что приводит к частичной блокировки дифференциала. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка. Точность работы известного дифференциала чрезвычайно высокая, работает тихо и плавно. Приведенный аналог является прототипом, наиболее близким аналогом к заявленному дифференциалу. Однако, несмотря на значительные преимущества, самоблокирующий дифференциал обладает рядом недостатков. Это вызвано тем, что в нормальных условиях при хорошем сцеплении колес с дорогой при движении по дуге при повороте самоблокирующий дифференциал препятствует вращению колес, вызывая износ шин, повышенный расход топлива и ухудшая управляемость автомобиля. Также дифференциал довольно сложен в изготовлении, сильно подвержен износу при работе. В нем отсутствует универсальная блокировка подходящая ко всем дорожным условиям РФ, которые могут быть. И в нем отсутствует средство защиты от избыточных перегрузок дорогостоящих сателлитов и червячных шестерен. Например, при езде по проблемной дороге, когда ведущее колесо застряло, и застряло намертво, и автомобиль остановился, самоблокирующийся дифференциал его заблокирует и вся мощность двигателя будет направлена на застрявшее колесо. При наличии, например, классического свободного дифференциала ведущее колесо находящееся на свободе будет просто вращаться при попытках освободится из препятствия будет вращаться, что является его защитой. Дифференциал TORSEN-1T такой защиты не имеет. Водитель естественно будет нажимать на газ и он не сразу, но поломает дифференциал TORSEN-1T. По этой причине на все новые автомобили, преимущественно устанавливают классический дифференциал без блокировки.

Кроме того, габаритные размеры дифференциала TORSEN-1T не позволяют установить его на ряд транспортных средств в существующие редуктора. Изменение размеров диаметра корпуса приводит к выходу шестерен с прямозубым зацеплением за внешнюю кромку корпуса и заставляет выступающие части шестерен работать в качестве своеобразного насоса, чрезмерно перемешивающего масло в редукторе. В результате повышения температуры масла от перемешивания, соответственно изменения химического состава масла могут быть повреждены, например, резиновые сальники в редукторе.

Устранение вышеупомянутой проблемы за счет уменьшения размера диаметра шестерен с прямозубым зацеплением выполнив их на уровне внешней кромки корпуса образует зазоры между ними, разрывающие кинематическую цепь. Сокращение межцентрового расстояния между осями сателлитов невозможно из-за их касания в этом случае друг с другом. Данное обстоятельство вынуждает ввести в заявленный дифференциал одну промежуточную ось и две промежуточные шестерни, восстанавливающие кинематическую цепь. К недостаткам известного дифференциала следует отнести выполнение зубьев винтовых линий сателлитов по спирали и зубьев винтовых линий по спирали червячных колес в одностороннем направлении исполнении наклона либо левом, ибо правым исполнении. Это обстоятельство вынуждает увеличивать толщину стенки корпуса, в связи с односторонним воздействием общего крутящего момента на одну из сторон вдоль оси корпуса, соответственно не дает возможности снизить габаритные размеры корпуса дифференциала для установки его в существующий редуктор, а также не дает обеспечить ему предварительный натяг.

Целью предлагаемого изобретения является создание червячно-винтового дифференциала со средствами защиты от избыточных перегрузок его дорогостоящих деталей, а так же создание условий для расширения технологических возможностей его использования и объема его внедрения, путем установки его внутри существующих редукторов транспортных средств отечественного и зарубежного производства не отработавших свой ресурс наработки. Указанная цель в общем случае использования заявленного дифференциала при езде по дорогам с хорошим покрытием по городу, имеющим не глубокие ямы, лужи, в которых колесо утопает, например, не более чем на одну треть его диаметра и имеется зазор между ведущим мостом и препятствием достигается реализацией следующих технических результатов. В каждом зубчатым комплексе или по крайней мере в одном зубчатым комплексе между двумя крайними шестернями с прямозубым зацеплением в корпусе с малогабаритными размерами в поперечном сечении дополнительно закрепляют промежуточную ось. На промежуточной оси с двух противоположных сторон закрепляют две промежуточные шестерни с прямозубым зацеплением размеры диаметров которых меньше или равны размерам диаметра крайних шестерен с прямозубым зацеплением, вместе не выходящими за внешнюю кромку малогабаритного корпуса. В этом случае при вращении вышеупомянутые шестерни не будут чрезмерно перемешивать масло редукторе. Кроме того, появилась возможность установки крышки с перегородками, скосами и проемами на корпусе. Находящиеся в зацеплении две соединенные с полуосями червячные шестерни, два червячных сателлита с зацепляющимися выступами «шипами» повышенной прочности заведенными в зацепляющиеся пазы пониженной прочности четырех крайних шестерен и две промежуточные шестерни с прямозубым зацеплением будут составлять неразрывную кинематическую цепь.

Для получения возможности для снижения габаритного размера диаметра корпуса заявленного дифференциала в поперечном сечении и для возможности его монтажа в существующий редуктор снижают и устраняют односторонние нагрузки. Соответственно уменьшают выполнение толщины стенки корпуса. Это очень важно, так как зачастую вопрос возможности монтажа дифференциала в существующий редуктор решают буквально миллиметры из-за стесненности условий. Это достигается за счет того, что с одной стороны корпуса от поперечной оси симметрии зубья винтовых линий по спирали сателлита и червячной шестерни соединенной с одной полуосью выполняют в правом исполнении наклона винтовой линии зуба, а с другой стороны выполнены в левом исполнении. Таким образом создается возможность снизить воздействия прилагаемых нагрузок на крышки корпуса. А также при движении автомобиля вперед червячные шестерни соединенные с полуосями в корпусе дифференциала расположены таким образом, что силы от крутящих моментов действующие на зубья элементов кинематической цепи направляют к центру оси симметрии с прижимом всей кинематической оси, получают предварительный натяг. То есть, заявленный дифференциал, уже частично балансирует крутящие моменты на осях ведущих колес и при срабатывании основной самоблокировки не будет больших импульсных рывков.

В общем случае, при поездке по городу по дорогам с хорошим сцеплением заявленный дифференциал используют в следующем порядке. В существующий редуктор автомобиля, например, ВАЗ 21011 устанавливают червячно-винтовой дифференциал. В каждом зубчатом комплексе или, по крайней мере одном зубчатом комплексе для этого общего случая используют одно или два средства защиты от избыточных перегрузок. Каждое из вышеупомянутых средств защиты размещены на двух осях между торцевыми плоскостями каждого из двух сателлитов и двух крайних шестерен с прямозубым зацеплением и представляют собой соединение типа выступающего «шипа» и « паза ». При этом сечение выступа, выполненного на торце сателлита выполнено, с заданной повышенной прочностью от нагрузки на кручение, которая превосходит пониженную прочность от нагрузки на кручение сечения двух стенок паза, которые выполнены на плоскости шестерни с прямозубым зацеплением, охватывающих выступ. В результате средство защиты от перегрузки оказывается вдоль линий сопряжения выступа и стенок паза, то есть в тех разрушаемых точках где присутствует лишь один вид нагрузки крутящий момент в чистом виде, так, что изгибающих нагрузок почти нет и они не могут повлиять на результат.

При попытке, освободится из препятствия застрявшего автомобиля и изменении окружных скоростей заданные разрушаемые точки обеспечивают точность защиты от перегрузки и стенки пазов разрушатся при приведении в действие одного или двух средств защиты от избыточных перегрузок. Кинематическая цепь разорвется. Заданный числовой порог перегрузки, поломки, двух сечений стенок пазов меньше заданного числового порога перегрузки, поломки, шипов (выступов) выполненных на сателлитах. При этом потери от одной или нескольких разрушенных шестерен с прямозубым зацеплением с пазами являются относительно малыми, в сопоставлении со стоимостью сателлитов и червячных шестерен так как сами сателлиты, червячные шестерни и полуоси не повреждаются.

При поездках по проселочным дорогам в частном случае применения заявленного дифференциала его используют в следующем порядке.

В каждом или одном зубчатом комплексе выполняют два однотипных узла из которых состоит средство защиты от избыточных перегрузок. Каждый узел средства защиты от избыточных перегрузок включает в себя заданный слой поверхностного упрочнения металла, по периметру каждого зуба, выполненного в основании по окружности с двух сторон каждой промежуточной шестерни с заданным отклонением от глубины нормативного слоя упрочнения. На участках промежуточной оси выполнены заданные сужения поперечного сечения с двух сторон, путем сверления двух глухих отверстий в торцевых плоскостях оси на длину заведения на ось промежуточных шестерен. А также выполненных на стыке вышеупомянутых шестерен с промежуточной осью двух проточек по форме вырезанного сегмента полого тора. Проточки выполнены с заданной глубиной вырезания металла на заданную величину, равную числовому значению размера радиуса проточки. Проточки выполняют с одновременным снятием металла по окружности с основания каждого зуба с двух сторон плоскостей промежуточных шестерен и с торцевых засверленных участков промежуточной оси. Новые, полученные окружности, в днищах впадин двух проточек по форме вырезанного сегмента полого тора разделяющие одновременно надрезанные участки промежуточной оси и промежуточной шестерни при выполнении проточек определяют место разрушаемых точек, поломки, по окружности каждого зуба, а в днище впадины определены разрушаемые точки просверленных участков оси где они имеют наименьшее сечение средства зашиты от избыточных перегрузок. При этом заданные числовые значения порога перегрузки, поломки, средства защиты от избыточных перегрузок, меньше числовых значений порога перегрузки зубьев винтовых линий по спирали сателлитов, находящихся в зацеплении с зубьями винтовых линий по спирали червячных шестерен и зубьев полуосей ведущих колес. В результате попыток выбраться из вышеупомянутого препятствия сразу два узла расположенные на промежуточной оси одного средства защиты от избыточных перегрузок будут разрушены, однако дорогостоящие сателлиты червячные шестерни будут сохранены.

Указанная цель при использовании заявленного дифференциала в частном случае его использования при поездке по проселочным дорогам или бездорожью достигается реализацией следующих технических результатов. В редуктор транспортного средства устанавливают заявленный дифференциал, предназначенный для этих целей. Например, при езде по проблемой дороге когда одно ведущее колесо застряло, застряло намертво и автомобиль остановился. Хуже всего если ведущий мост застрял с уклоном вдоль продольной оси и уровень масла в редукторе обнажил высоту зубьев винтовых линий на одном или нескольких сателлитах, оставив их без смазки. В этом случае вступают в работу по крайней мере одно или два средства защиты от избыточных перегрузок. Каждое из вышеупомянутых средств от избыточных перегрузок используемых в частном случае включает в себя размещенные на осях между плоскостями обращенными внутрь крайних шестерен с прямозубым зацеплением четыре зацепных втулки жестко закрепленных на вышеупомянутых шестернях с зацепляющимися зубьями пониженной прочности. Зацепляющиеся зубья заведены в ответные зацепляющиеся зубья повышенной прочностью выполненных либо за одно целое на торцах сателлитов, либо на зацепных четырех втулках закрепленных на сателлитах. Зубья заведены с возможностью при изменении окружных скоростей чередующегося возвратно-поступательного перемещения на величину технологического заданного зазора и смыкания вершин и впадин вышеупомянутых зубьев при воздействии избыточных перегрузок. Вершины зацепляющихся зубьев пониженной прочности определяют по окружности разрушаемые точки, поломки, по окружности зацепляющихся зубьев каждого средства защиты от избыточных перегрузок.

При этом заданные числовые значения порога перегрузки одного или двух средств зашиты от избыточных перегрузок меньше заданных числовых значений порога перегрузки, поломки, зубьев винтовых линий по спирали сателлитов, червячных шестерен и полуосей. При этом в результате возможности возвратно-поступательного смыкания вершин и впадин на величину технологического зазора зацепляющихся зубьев в результате воздействия нагрузок на четыре крайние шестерни с прямозубым зацеплением производится гашение пиковых нагрузок. А при превышении избыточных, перегрузок создающих угрозу разрушения зубьев винтовых линий по спирали сателлитов и червячных шестерен, зацепляющиеся зубья на втулках закрепленных на крайних шестернях с прямозубым зацеплением пониженной прочности будут разрушены. Дорогостоящие сателлиты, червячные шестерни и зубья полуосей будут сохранены.

Зацепные втулки с зацепляющимися зубьями пониженной прочности, а также промежуточные шестерни с прямозубым зацеплением могут быть выполнены из освоенных и зарекомендованных в эксплуатации полиуретанов.

Примеры реализации и отличительные особенности изобретения иллюстрируются чертежами на которых предоставлено;

На Фиг. 1 - вид заявленного дифференциала используемого в общем случае его использования с несколькими зубчатыми комплексами.

На Фиг. 2. - вид заявленного дифференциала предназначенного для использования в частом случае его использования, с нескольким зубчатыми комплексами.

На Фиг. 3. - вид заявленного дифференциала с одним зубчатым комплексом для частного случая использования.

На Фиг. 4 - один зубчатый комплекс используемый в общем случае его использования с двумя средствами защиты от избыточных перегрузок.

На Фиг. 5 - один зубчатый комплекс необходимый в частном случае его использования со средством защиты от избыточных перегрузок на промежуточной оси.

На Фиг. 6 - один зубчатый комплекс необходимый в частном случае его использования со средствами защиты от избыточных перегрузок.

На Фиг. 7 - левый узел средства защиты от избыточных перегрузок необходимый в частном случае его использования с одной стороны промежуточной оси.

На Фиг 8 - правый узел средства защиты от избыточных перегрузок с другой стороны промежуточной оси.

На Фиг. 9 - выполнение зацепляющихся зубьев на сателлите с правой стороны от поперечной оси симметрии корпуса, с левым выполнением наклона зубьев.

На Фиг 10 - выполнение зацепляющихся зубьев на сателлите с левой стороны от поперечной оси симметрии корпуса, с правым выполнением наклона зубьев.

На Фиг. 11 - выполнение зацепляющихся зубьев пониженной прочности на крайних шестернях с прямозубым зацеплением.

На Фиг. 12 - сателлит с левым исполнением зубьев винтовых линий, используемый в общем случае с выступом в виде « шипа ».

На Фиг. 13 - сателлит с правым исполнением зубьев винтовых линий используемый в общем случае с выступом в виде «шипа».

На Фиг. 14 - приведен вид крайней шестерни с прямозубым зацеплением на которой выполнен «паз» с пониженной прочностью используемой в средствах защиты от избыточных перегрузок используемый в общем случае использования дифференциала.

На Фиг. 1, 5, 12, 13, 14. Приведен вид заявленного червячно-винтового дифференциала применяемого в общем случае его использования, содержит корпус 1 соединенный фланцем 2 см. Фиг. 2 с шестерней главного привода 3. В корпусе 1 закреплены несколько зубчатых комплексов 4 или по крайней мере один зубчатый комплекс 5 см. Фиг. 5. Зубчатый комплекс 5 включает в себя ось 6 и 7 закрепленные в корпусе 1. На оси 6 расположен сателлит 8. Зубья см. Фиг. 5 винтовой линии 9 по спирали сателлита 8 выполнены с правым исполнением наклона зубьев сопряжены в зацеплении с зубьями 10 винтовой линии по спирали с правым исполнением наклона зубьев червячного колеса 11, закрепленного на полуоси 12. На оси 6 и 7 с двух противоположных сторон расположены крайние шестерни с прямозубым зацеплением 13, 14, 15, 16, соединенные с сателлитами 8 и 17 с винтовыми линиями 9 и 18. Крайние шестерни 13, 14 и 15 и 16 с прямозубым зацеплением сопряжены в зацеплении с промежуточными шестернями 19 и 20 с прямозубым зацеплением расположенными на промежуточной оси 21. см. Фг. 1, 4, 5 Зубья сателлита 17 с винтовыми линиями 18 по спирали выполнены с левым исполнением наклона зубьев, которые сопряжены в зацеплении с зубьями 23 винтовой линии 24 по спирали выполненной с левым исполнением наклона зубьев червячной шестерни 25, закрепленного на другой полуоси 26. При таком выполнении кинематической цепи при движении автомобиля вперед силы крутящих моментов действующих на зубья и направлены к центру оси симметрии, то есть вышеупомянутые шестерни постоянно прижимают друг к другу создают эффект предварительного натяга, вступающего в работу до основной самоблокировки. На оси 21 с двух противоположных сторон выполнены два узла 27 и 28 из которых образуется одно средство защиты от избыточных перегрузок для использования в частном случае. Два средства защиты от избыточных перегрузок см. Фиг. 5, 12, 13, 14 в общем случае использования дифференциала включает в себя шипы 63, 64, 65, 66, повышенной прочности выполненные на сателлитах 8 и 17, которые заведены в пазы 67, 68, 69, 70 пониженной прочности выполненные на крайних шестернях с прямозубым зацеплением 13, 14, 15, 16 образуют одно средство защиты от избыточных перегрузок на оси 6, а другое на оси 7 см. Фиг. 5. Линии сопряжения выступов вышеупомянутых шипов с пазами определяют разрушаемые точки, поломки, стенок пазов с пониженной прочностью. При этом заданный числовой порог перегрузки пазов меньше заданного числового порога перегрузки зубьев винтовых линий по спирали сателлитов 8 и 17, червячных шестерен 11 и 25, и зубьев или шлицев полуосей 12 и 26.

Для использования в частном случае при поездках на границе с пригородной зоной с некачественным асфальтовым дорожным покрытием в заявленном дифференциале используют два узла 27 и 28 которыми образуют одно средство защиты от избыточных перегрузок крутящего момента расположенном на промежуточной оси 21 см. Фиг. 4, 7, 8. Для этого выполняют круговые выемки 29 и 30 с двух сторон каждой из промежуточных шестерен 19 и 20. Для уменьшения размера сечения на заданную величину оси 21 и ее поломки, а так же для предотвращения отделения поломанного участка оси от общей длинны оси на ее окончаниях с торцов выполняют два глухих отверстия 22. В результате излом при кручении прерывает работу кинематической цепи, но при нормальной реакции водителя действующего по инструкции по эксплуатации заявленного дифференциала не приведет к разъединению частей оси 21, так как пустотелый высверленный участок поперечного сечения в случае излома при кручении оси 21 станет пластичным. По периметру основания зубьев промежуточных шестерен выполнено их поверхностное упрочнение, например, цементация с заданным отклонением от глубины нормативного слоя в зависимости от применяемой стали, и заданное сужение поперечного сечения зубьев. Выемки 29, 30 и 31 и 32 выполненные в основаниях зубьев 33 и 34, и оси 21, переходят в проточки 35, 36, 37, 38. Вышеупомянутые проточки по окружности выполнены в форме вырезанного сегмента полого тора, с которого вырезан металл с заданной глубиной, на заданный размер вырезания равный числовому значению радиуса вышеупомянутых проточек. Металл по окружности вырезают одновременно и с оси 21 и с боковых поверхностей оснований зубьев 33 и 34. см. Фиг. 7 и 8. В результате получают заданные сужения размеров поперечного сечения в основаниях каждого зуба 33 и 34 и заданные сужения сечения размеров засверленных участков оси 21.

Во вновь полученных, в днищах впадин проточек по форме вырезанного сегмента полого тора на окончаниях зауженных поперечных сечений зубьев 33 и 34 и зауженных участках оси 21 см. Фиг. 7 и 8 определяют заданные разрушаемые точки, поломки, каждого из зубьев 33 и 34, промежуточных шестерен 19 и 20 и заданные разрушаемые точки, поломки, засверленных участков оси 21. При этом заданный числовой порог перегрузки, поломки, зубьев промежуточных шестерен 19 и 20, зауженных сечений оси 21 средства защиты от избыточных перегрузок - меньше заданного числового порога перегрузки, поломки сателлитов 8 и 17 и червячных шестерней 11 и 25.

Для поездки в частном случае по проселочным дорогам по дорогам с грунтовым и песчаным покрытием заявленный дифференциал используют следующим образом. Из заявленного дифференциала снимают ось 21 узлы 27 и 28, сателлиты 8 и 17 с выполненными на них выступами, а также крайние шестерни 13, 14, 15, 16, с выполненными на них пазами применяемых для использования в вышеописанных случаях.

На Фиг. 2, 3, 6. Представлен вариант выполнения заявленного дифференциала для применения в вышеупомянутом частном случае его использования.

Червячно-винтовой дифференциал включает в себя несколько или по крайней мере один зубчатый комплекс 5 см. Фиг. 2, 3, 6 размещенных в корпусе 1. Зубчатый комплекс 5 состоит из закрепленных в корпусе 1 осей 6 и 7. На оси 6 см. Фиг. 6 расположен сателлит 8 с зубьями винтовых линий по спирали с правым исполнением наклона зубьев, сопряженный в зацеплении с зубьями 10 винтовых линий по спирали, выполненных с правым исполнением наклона зубьев с червячной шестерней 11 соединенной с полуосью 12.

С двух противоположных сторон на осях 6 и 7 расположены четыре крайние шестерни с прямозубым зацеплением 13, 14, 15, 16. Между плоскостями крайних шестерен с прямозубым зацеплением 13, 14, 15, 16, и сателлитами 8 и 17 на осях 6 и 7 выполнены одно 39 и 40 на одной оси 6 и другое 41 и 42 на другой оси 7 средство защиты от избыточных перегрузок см Фиг. 2. Одно на оси 6 и другое на оси 7 средство защиты от избыточных перегрузок 39 и 40, 41 и 42 включают в себя четыре зацепных втулки 43, 44, 45, 46 с зацепляющимися зубьями 47, 48, 49, 50 см. Фиг. 2,3,6 с повышенной прочностью закрепленные на плоскостях со стороны торцевых поверхностей сателлитов 8 и 17. А так же четыре зацепных втулки 51, 52, 53, 54, с зацепляющимися зубьями 55, 56, 57, 58, которые выполнены с пониженной прочностью предназначенные к разрушению при приложении заданных избыточных нагрузок. Четыре зацепных втулки 51, 52, 53, 54 закреплены на плоскостях крайних шестерен 13, 14, 15, 16. см. Фиг. 11. Зацепляющиеся зубья 47, 48, 49, 50 зацепных втулок 43, 44, 45, 46, закрепленные на сателлитах 8 и 17, заведены в зацепление с заданным технологическим зазором в ответные зацепляющиеся зубья 55, 56, 57, 58, зацепных втулок 51, 52, 53, 54 см. Фиг. 6. Вышеупомянутые зубья заведены с возможностью чередующегося возвратно- поступательного перемещения на величину технологического зазора и смыкания вершин и впадин вышеупомянутых зубьев до их упора друг в друга при изменении направления окружных скоростей транспортного средства. Такое выполнение предпочтительно, так как при приложении избыточных перегрузках частично гасятся пиковые нагрузки. При этом, вершины зацепляющихся зубьев 55, 56, 57, 58, пониженной прочности определяют по окружности разрушаемые точки, поломки, вышеупомянутых зубьев двух средств защиты от избыточных перегрузок 39 и 40, 41 и 42. При этом числовые значения заданного порога перегрузки, поломки, зацепляющихся зубьев с пониженной прочностью выполненных на втулках меньше, чем заданный числовой порог перегрузки, поломки зубьев винтовых линий по спирали повышенной прочности выполненных на сателлитах 8 и 17, червячных шестернях 11 и 25 и зубьях или шлицах полуосей 12 и 26. То есть при ситуации создающей угрозу поломки сателлитов 8 и 17, червячных шестерен 11 и 25, шлицов или зубьев полуосей 12 и 26 сработает одно или сразу оба, средства зашиты 39 и 40 и 41 и 42, которые будут разрушены. В зависимости от экономической или технологической целесообразности зацепляющиеся зубья 59, 60, 61, 62 в другом частном случае, зубья повышенной прочности могут быть выполнены за одно целое при изготовлении сателлита 8 с левым выполнением наклона зубьев винтовых линий по спирали см. Фиг. 9, и за одно целое с сателлитом 17 с правым выполнением наклона зубьев винтовых линий по спирали см. Фиг. 10.

При этом зацепные втулки пониженной прочности 51, 52, 53, 54, с зацепляющимися зубьями 55, 56, 57, 58, пазы 63, 64, 65, 66, на окончаниях крайних шестерен 13, 14, 15, 16, на транспортных средствах малого класса, подвергаемых поломке например, на мотоциклах (три циклах, квадра циклах) могут быть выполнены из полиуретана НИЦПУ-5; СКУПФЛ-100.

В заявленном дифференциале при его эксплуатации в общем случае его использования применяют одно или два средства защиты от избыточных перегрузок, и в частных случаях используют одно или два средств защиты от избыточных перегрузок закрепленных на осях 6, 7, 21. Вышеупомянутые средства для защиты от избыточных перегрузок однотипны по принципу включения в работу. В тоже время задаваемые им числовые значения для их разрушения могут быть различными. Это вызвано наличием многообразных всевозможных различных препятствий на дорогах РФ, преодолеваемых относительно малым или мощным классом транспортных средств с различной мощностью двигателя и соответственно многообразием приложения сил крутящего момента на детали заявленного дифференциала.

Задействованы, например, на мотоциклах только одно средство зашиты от избыточных перегрузок, в других случаях задействовано одно или сразу два. В других случаях можно при необходимости по разному расположить и подвергнуть разрушению различные по конструкции вышеупомянутые узлы средств защиты от избыточных перегрузок. Например, расположить их комбинировано на осях 6, 7, 21, то есть при необходимости для каждого конкретного случая использовать конструкции средства защиты, применяемые в общем и частных случаях их использования. Наличие такой возможности предпочтительно так, как позволяет более точно задавать числовые значения и распределять прилагаемые нагрузки не в одной точке, а по всему корпусу. Необходимо лишь обеспечить, чтобы защита от перегрузок самого средства защиты от перегрузок была меньше предельно безопасной нагрузки для зубьев винтовых линий по спирали сателлитов и червячных шестерен.

Заявленный червячно-винтовой дифференциал в общем случае его использования работает следующем образом. Для примера предложен вариант использования заявленного дифференциала с одним зубчатым комплексом 5.

При эксплуатации заявленного дифференциала при поездках в городских условиях в общем случае его использования сработают одно или два средства защиты от избыточных перегрузок предназначенные для этих целей.

При прямолинейном движении транспортного средства сателлиты 8 и 17 находятся в зацеплении с червячными шестернями 11 и 25, крайние шестерни с прямозубым зацеплением 13, 14, 15, 16 со средствами защиты от избыточных перегрузок, промежуточные шестерни 19 и 20 вращаются вместе с корпусом 1 заявленного дифференциала от шестерни 3 главного привода внутри, неподвижно закрепленного штатного редуктора. В этот момент также не вращаются на осях 6 и 7 четыре крайние шестерни 13, 14, 15, 16, с прямозубым зацеплением и не вращаются две промежуточные шестерни с прямозубым зацеплением 19 и 20 на промежуточной оси 21. Закрепленные на полуосях 12 и 26 червячные шестерни 11 и 25 и связанные с ними через полуоси 12 и 26 ведущие колеса будут вращаться с одинаковой окружной скоростью и будут иметь равные сцепления с дорогой. В этот момент весь механизм заявленного дифференциала движется как одно целое.

При повороте, например, в правую сторону ведущие колеса получают разные окружные скорости и одно из колес, в нашем примере левое колесо начнет вращаться быстрее относительно правого колеса. То есть левое ведущее колесо по ходу движения при повороте проходит большее расстояние по радиусу, чем другое правое ведущее колесо. В этом случае во вращающемся корпусе 1 заявленного дифференциала закрепленная червячная шестерня 11 связанная чрез полуось 12 с левым ведущим колесом, имеющим большую окружную скорость вращения начнет опережать по вращению другую отстающую по вращению червячную шестерню 25 связанную с полуосью 26 с правым ведущим колесом имеющим меньшую окружную скорость вращения.

В этот момент зубья 10 винтовых линий по спирали червячной шестерни 11 находящиеся в зацеплении с зубьями винтовых линий 9 по спирали сателлита 8 начнет его вращать относительно оси 6 по часовой стрелки. Одновременно начнут вращение закрепленные с сателлитом 8 крайние шестерни с прямозубым зацеплением 13 и 14, с одним средством для защиты от избыточных перегрузок включающим шипы 63, 64, повышенной прочности заведенные в пазы 67, 68 которые приведут во вращение против часовой стрелки промежуточные шестерни 19 и 20.

Промежуточные шестерни с прямозубым зацеплением 19 и 20, находящиеся в зацеплении с крайними шестернями с прямозубым зацеплением 15 и 16 и заставят их и сателлит 17 вращаться по часовой стрелки. Однако зубья винтовых линий 18 по спирали выполненные с левым исполнением наклона зубьев на сателлите 17, а также зубья 23 винтовых линий 24 по спирали выполненные с левым наклоном зубьев червячной шестерни 25 заставят вышеупомянутую червячную шестерню 25 вращаться против часовой стрелки вместе с другим средством для зашиты от избыточных перегрузок, включая шипы 65 и 66 и пазы 69 и 70 см Фиг. 1, 5, 12, 13, 14.

В этот момент полуось 26 с правым колесом с медленной окружной скоростью будет поворачиваться против часовой стрелки в противоположном направлении относительно корпуса 1.

Соответственно соединенные с червячной шестерней 25 полуось 26 и правое ведущее колесо будут вращаться в противоположном направлении относительно левого ведущего колеса. Закрепленные крайние шестерни 13, 14, 15, 16 с прямозубым зацеплением на червяных сателлитах 8 и 17 через шипы 63, 64, 65, 66, и пазы 67, 68, 69, 70, с промежуточными шестернями 19 и 20 с прямозубым зацеплением обеспечат одинаковую скорость вращения левого и правого ведущих колес.

В случае попадания одного, например, правого из ведущих колес на покрытие с разным сцеплением, например, лед, яма, происходит следующее. Одно из ведущих колес, левое начинает пробуксовывать, то есть вращаться с большей окружной скоростью. А другое колесо не вращается или вращается с незначительной окружной скоростью, при наезде, например, на наледь. В этот момент во вращающемся корпусе 1 заявленного дифференциала весь поток крутящего момента передается на вращающееся левое колесо.

Червячная шестерня 25 соединенная чрез полуось 26 с правым ведущим колесом начинает вращать сопряженный в зацеплении сателлит 17 со средством защиты от избыточных перегрузок. Сателлит 17 через крайние шестерни 15 и 16 с прямозубым зацеплением передает вращение промежуточным шестерням 19 и 20 с прямозубым зацеплением, которые в свою очередь передают вращение крайним шестерням 13 и 14 с прямозубым зацеплением соединенным с торцевыми частями другого сателлита 8. Сателлит 8 не может вращать сопряженную в зацеплении с ним червячную шестерню 11 соединенную с полуосью 12. Происходит самоблокирование дифференциала (торможение) кинематической цепи. Это позволяет сообщить значительное количество крутящего момента колесу с хорошим сцеплением и вся конструкция заявленного дифференциала начнет вращаться с одинаковой скоростью. То есть левое и правое колеса станут получать одинаковый равный крутящий момент и начнут вместе вращаться с одинаковой скоростью. В результате транспортное средство за счет вращения обеих колес без пробуксовки сможет преодолеть проблему разных сцеплений с дорогой и преодолеть проблемный участок дороги. Для распределения нагрузок в заявленный дифференциал добавляют еще два зубчатых комплекса 4 с парами червячных сателлитов 8 и 17 сопряженные в зацеплении с червячными шестернями 11 и 25 по касательной под углом 120 градусов по окружности в плоскости поперечного сечения корпуса (на чертежах не показано)

В случае попадания одного из ведущих колес в яму на величину одной трети размера его диаметра, например, правого колеса, заявленный дифференциал его заблокирует. Вся мощность крутящего момента будет направлена на застрявшее колесо, в этот момент сработает одно или сразу два средства защиты от избыточных перегрузок. В результате перегрузки произойдет поочередное или одновременное разрушение стенок пазов 67, 68, 69, 70, пониженной прочности шипами 63, 64, 65, 66, повышенной прочности. см. Фиг. 5, 12, 13, 14. Кинематическая цепь будет разорвана водитель в соответствии с инструкцией по эксплуатации заявленного дифференциала прекратит всевозможные попытки выбраться из препятствия. Наличие крышки 71 с перегородкам 72 и скосами 73 (на чертеже не показаны) не допустит попадания металлической крошки, осколков разрушенных зубьев случайно не выброшенных центробежными силами сквозь оставленные проемы в крышке 71 за пределы корпуса 1 заявленного дифференциала в штатный редуктор и не притянутых к себе штатными магнитными пробками, как правило имеющимися в редукторе, в зону расположения сателлитов 8 и 17 и червячных шестерен 11 и 25.

В итоге дорогостоящие сателлиты 8 и 17 вместе с червячными шестернями 11 и 25 будут сохранены. Выбравшись из препятствия с посторонней помощью транспортное средство своим ходом может добраться до гаража оснащенного ремонтной ямой или до станции технического облуживания. Своими силами или с помощью персонала станции технического обслуживания сливает масло из редуктора, производит очистку редуктора,, удаляют разрушенные детали шестерен 13, 14, 15, 16, стенок пазов 67, 68, 69, 70, Находящиеся в комплекте в качестве расходных материалов поставляемые вместе с заявленным дифференциалом новые крайние шестерни 13, 14, 15, 16, см. Фиг. 14 с прямозубым зацеплением устанавливают на место разрушенных, заливают масло в редуктор и транспортное средство готово к эксплуатации.

В частном случае при поездках за город, где возможны некачественные асфальтовые и бетонные покрытия заявленный дифференциал используют следующим образом.

На промежуточной оси 21 с просверленными глухими отверстиями 22 с двух сторон закрепляют левый 27 и правый 28 узлы образующие средство для защиты от избыточных перегрузок сателлитов 8 и 17 и червячных шестерен 11 и 25 см. Фиг. 4, 7, 8. Над сателлитами 8 и 17 закрепляют крышку 71 с перегородками 72 и скосами 73 (на чертежах не показаны) перекрывающими червячные шестерни 11 и 25. Над узлами 27 и 28 располагают проем в крышке 71 для выброса поломанных зубьев центробежными силами. При попадании одного из колес в препятствие яму, глубокую колею, заявленный дифференциал его заблокирует.

При изменении окружных скоростей образованное осью 21 и узлами 27 и 28 средство защиты от избыточных перезагрузок сработает. Зубья 33 и 34 с заданным поверхностным упрочнением металла вышеупомянутых оснований зубьев промежуточных шестерней 19 и 20 в основании зауженных проточками 35, 36, 37, 38, и зауженная ось 21 за счет глухих отверстий 22 и выполненных проточек 35, 36, 37, 38, будут разрушены, осколки выброшены через проем в крышке 71 во внутрь штатного редуктора и притянуты магнитными пробками. Кинематическая цепь будет разорвана водитель по инструкции прекратит попытки выбраться из препятствия без посторонней помощи. Выбравшись из препятствия и добравшись до станции технического обслуживания или до гаража своими силами сливают масло, производят снятие разрушенных промежуточных шестерней 19 и 20, и разрушенной оси 21, производят очистку и промывку редуктора. Затем полученные из ремонтного комплекта новую ось 21 и промежуточные шестерни 19 и 20 вновь устанавливают на место разрушенных, получают два узла 27 и 28 из которых образуется новое средство для защиты от избыточных перегрузок, заливают масло и транспортное средство вновь готово к эксплуатации.

В частном случае при загородных поездках по проселочным дорогам и бездорожью устанавливают заявленный дифференциал со средствами защиты от избыточных перегрузок предназначенных для этих целей, см. Фиг. 2, 3, 6, 9, 10. В случае если транспортное средство застряло и застряло намертво, например, правое ведущее колесо просело, провалилось в препятствие наполовину или более размера его диаметра заявленный дифференциал его заблокирует. Вся мощность двигателя, крутящего момента будет направлено на застрявшее колесо. В этот момент одно 39 и 40 и следом второе 41 и 42 средство защиты от избыточных перегрузок 39 и 40, 41 и 42 расположенные на осях 6 и 7 сработают. При этом, вершины зацепляющихся зубьев 55, 56, 57, 58 пониженной прочности выполненные на зацепных втулках 51, 52, 53, 54, см. Фиг. 3.6, 11 закрепленные на крайних шестернях с прямозубым зацеплением 13, 14, 15, 16, при изменении окружных скоростей транспортного средства будут возвратно-поступательно входить и выходить на заданную величину технологического зазора в основания ответных зацепляющихся зубьев 47, 48, 49, 50 повышенной прочности выполненных на зацепных втулках 43, 44, 45, 46. При чередующемся смыкании вершин и оснований вышеупомянутых зубьев до упора будут частично погашены возникающие пиковые нагрузки. При возникновении заданных избыточных нагрузок создающих угрозу поломки сателлитам 8 и 17, червячным шестерням 11 и 25, зубьям или шлицам полуосей 12 и 26 зацепляющиеся зубья 55, 56, 57, 58 пониженной прочности на двух или четырех зацепных втулок 51, 52, 53, 54, будут разрушены зацепляющимися зубьями 47, 48, 49, 50. повышенной прочности. Осколки зубьев и металлическая крошка через проемы крышки 71 будут выброшены за счет центробежных сил внутрь редуктора и притянута магнитными пробками. Кинематическая цепь будет разорвана. Водитель соответствии с инструкцией прекратит всяческие попытки выбраться из препятствия. Крышка 71 с перегородками 72 и скосами 73 (на чертеже не показаны) не допустят попадания осколков зубьев и металлической крошки в зону зубьев винтовых линий сателлитов 8 и 17 и червячных шестерен 11 и 25. При этом сателлиты 8 и 17, червячные шестерни 11 и 25, зубья или шлицы полуосей 12 и 26 будут сохранены. При выходе транспортного средства из проблемного места оно может своим ходом или с чужой помощью добирается до гаража или станции технического обслуживания. Своими силами или персоналом станции технического обслуживания разбирают редуктор, сливают масло, и снимают крышку 71 с перегородками 72 и скосами 73 закрепленную над сателлитами 8 и 17 к корпусу 1 производят осмотр и ставят крышку 71 на место, убирают разрушенные зубья зацепных втулок заброшенных за счет центробежных сил в редуктор. Эта возможность существует так как крышка 71 перекрывает корпус 1 только над сателлитами 8 и 17, а скосы 73 перекрывают червячные шестерни 11 и 25, оставляя незакрытые места в корпусе 1 для выброса разрушенных зубьев во внутрь редуктора центробежными силами. Производят очистку и промывку дифференциала, редуктора, из комплекта расходных материалов выбирают одну или несколько новых зацепных втулок 51, 52, 53, 54, и их устанавливают на место разрушенных. Вновь заливают масло и транспортное средство готово к эксплуатации.

В частном случае использования заявленного дифференциала когда нет необходимости частой переналадки с одного вида на другой на другой, средств зашиты от избыточных перегрузок, когда, например, автомобиль используется в сельской местности повседневно и операции разборки и последующий сборки занимают значительное время в его редуктор устанавливают другой дифференциал. Заявленный дифференциал используют в аналогичной последовательности предложенной в вышеописанном частном случае, при этом он содержит сателлиты 8 и 17 на одной или нескольких на торцевых плоскостях которых за одно целое с сателлитами 8 и 17 выполнены зацепляющиеся зубья 59, 60, 61, 62, см. Фиг. 9 и 10 повышенной прочности. Вышеупомянутые зацепляющиеся зубья входят в зацепление в ответные зацепляющиеся зубья 55, 56, 57, 58, пониженной прочности выполненные на зацепных втулках 51, 52, 53, 54, с возможностью чередующего возвратно-поступательного перемещения на величину заданного технологического зазора см. Фиг. 9, 10, 11.

Выбранный заданный технологический зазор не допускает чрезмерного люфта, его задача при смене окружных скоростей гасить пиковые нагрузки при схождением до упора высот и впадин вышеупомянутых зацепляющихся зубьев в общих и частных случаях использования дифференциала. Заданный числовой порог перегрузки зацепляющихся зубьев повышенной прочности 59, 60, 61, 62, выше заданного числового порога перегрузки, поломки, зубьев с пониженной прочностью 55, 56, 57, 58. При существующей угрозе поломки сателлитов 8 и 17, червячных шестерен 11 и 25 и зубьев или шлицов полуосей 12 и 26 зацепляющиеся зубья пониженной прочности 55, 56, 57, 58, будут разрушены, срезаны зацепляющимися зубьями 59, 60, 61, 62, см. Фиг 9, 10, 11 повышенной прочности выполненными за одно целое с сателлитами 8 и 17. Крышка 71 с перегородками 72, скосами 73 закрепленная на корпусе 1, (на чертежах не показана), разделяющие зубья винтовых линий сателлитов 8 и 17 и червячных шестерен предотвратит попадание поломанных зубьев и металлической крошки в зону вышеупомянутых зубьев винтовых линий по спирали сателлитов 8 и 17 и червячных шестерен 11 и 25. В результате вышеупомянутые дорогостоящие детали сателлиты 8 и 17 и червячные шестерни 11 и 25 с полуосями 12 и 26 будут сохранены, см. Фиг. 9, 10, 11.

Заявленный червячно-винтовой дифференциал обеспечивает достижение следующих технических результатов.

В большинстве аналогов, например, см. ЕР 2615334 17.07.2013 F16H 48/29; ЕР 0139679 А1 F15H 1/46 05.08.1985; US 2559916 F16H 8/29 10.07.1951; US Patent Translate U3884096 F16H 48/29 20.05.1975; US 2631475 B60K 17/16 17.03. 53 зубья винтовых линий по спирали на двух сателлитах и червячных шестернях выполнены с односторонним, либо оба с правым, или оба с левым исполнением наклона зубьев. В прототипе за счет шестерен с прямозубым зацеплением один сателлит вращается по часовой стрелке, другой стеллит вращается против часовой стрелки. Односторонние перегрузки на одну из крышек корпуса известных дифференциалов не вызывает особых конструктивных проблем и компенсируется увеличением толщины стенки корпуса. В заявленном дифференциале в связи с введением промежуточной оси и шестерен со средствами для зашиты от избыточных перегрузок проявляемые свойства другие. А именно сателлит расположенный слева от корпуса вращается по часовой стрелке, а сателлит расположенный справа от корпуса, в отличии от аналогов и прототипа вращается тоже по часовой стрелки. По часовой стрелки вращается соединенный с крайней шестерней и сателлит расположенный справа от оси симметрии корпуса. По этому, если выполнить зубья винтовых линий по спирали сателлита, такими же, как в вышеупомянутых аналогах и прототипе, то есть с односторонним правом или левом исполнении наклона винтовых линий тогда заявленный дифференциал работать не будет. Выход из положения достигается тем, что левый сателлит выполняют с вращением по часовой стрелки, правый стеллит выполняют с вращением по часовой стрелки, а вышеупомянутые зубьев с левой стороны от корпуса выполняют в правом исполнении, а с правой стороны от корпуса выполняют в левом исполнении, что заставляет червячные шестерни соединенные с полуосями и весь заявленный дифференциал работать аналогично приведенному аналогу, прототипу.

Выполнение зубьев винтовых линий по спирали сателлитов и зубьев винтовых линий по спирали червячных шестерен с одной стороны корпуса в правом исполнении, а с другой стороны зубьев винтовых линий по спирали сателлитов и зубьев винтовых линий спиралей червячных шестерен в левом исполнении винтовых линий наклона зубьев, снижает одностороннее воздействие нагрузок общего крутящего момента на корпус. Такое выполнение в отличии от прототипа позволяет снизить толщину стенки корпуса, соответственно создать более малогабаритный корпус дифференциала и обеспечить его монтаж на других транспортных средствах.

Кроме того, на торцах сателлитов в заявленном дифференциале за одно целое с ними могут быть выполнены зацепляющиеся зубья повышенной прочности, чего нет ни у прототипа, ни в приведенных аналогах, которые соединены в зацеплении с зацепляющимися зубьями с пониженной прочностью. Известен дифференциал см. патент США 1354937 05.10.1920 г. направление зубьев винтовых линий сателлитов п. 27 и 28 у которого направлены в разные см. Фиг 7. стороны от поперечной оси симметрии корпуса то есть уже не в одностороннем направлении как у других аналогов и прототипа. Такое выполнение может снизить на половину воздействие нагрузок на крышки корпуса и создать небольшой эффект преднатяга, но только на половину в сравнении с заявленным дифференциалом. У заявленного дифференциала зубья винтовых линий по спирали сателлитов, наоборот с одной стороны выполнены в правом исполнении, а с другой стороны выполнены в левом исполнении. Силы общего крутящего момента направлены к центру поперечной оси а именно, направлены к центру поперечной оси симметрии корпуса, прижимая все элементы кинематической цепи друг к другу, что вызывает предварительный натяг. Из чего делается вывод, что свойства известного дифференциала не совпадают со свойствами заявленного дифференциала. Но и другие вышеописанные свойства проявляемые заявленными сателлитами в сопоставлении со свойствами известных сателлитов не совпадают.

Например, у известных аналогов сателлитов нет зацепляющихся зубьев повышенной прочности, выполненных либо на зацепных втулках, либо выполненных за одно целое на торцах сателлитов, являющихся элементами средств защиты от избыточных нагрузок. Таким образом, в части выполнения сателлитов заявленное решение обладает существенными отличиями. В заявленном дифференциале в отличии от прототипа включение в состав зубчатого комплекса промежуточной оси и двух промежуточных шестерен с прямозубым зацеплением позволяет устранить зазор в кинематической цепи полученный при уменьшении диаметров крайних шестерен с прямозубы зацеплением. Обеспечивает возможность создания шести шестерен с прямозубым зацеплением не выступающих за пределы внешней кромки, не создающих эффект работы выступающих частей вышеупомянутых шестерен в качестве насоса и не влияющих на изменение химического состава масла в редукторе. Кроме того, появилось самое дешевое место для принудительного разрушения относительно дешевых элементов средства защиты от избыточных перегрузок для защиты дорогостоящих сателлитов и червячных шестерен от разрушения. Известно множество устройств, когда между двумя крайними шестернями размещена промежуточная шестерня, например, см. патент RU 2426924 F16H 35/10, 20.08.2010 патент US 1354937 F16H 1/46 от 05.10.1920 г. Фиг. 6, 7 в котором между двумя крайними шестернями с прямозубым зацеплением установлены промежуточные шестерни поз. 30 с прямозубым зацеплением. Однако свойства, проявляемые промежуточными шестернями в приведенных патентах, сопоставляемые со свойствами шестерен с прямозубым зацеплением, с выполненными в них средствами защиты от избыточных перегрузок заявленного решения не совпадают со свойствами проявляемыми известными шестернями. Проточка выполненная по форме вырезанного сегмента полого тора (бублика) более предпочтительна, так как технологически более доступно обеспечивает заведение резца для снятия металла одновременно с оси и шестерни, создания днища впадины радиальной формы способствует образованию трещин при разрушении именно для основания зуба на стыке шестерни и оси, и точки для трещины оси во впадине днища. Посредством такой проточки можно реализовать заданное сужение поперечного сечения основания зуба и оси, и с большей вероятностью исключить образование случайных трещин в другом месте, если бы проточка была другой формы. Разрушаемые точки, как правило две точки в основаниях впадин проточек по форме сегмента полого тора одна в точке смыкания - металла оси и шестерни и другой точки для разрушения оси во впадине проточки обеспечивает их разрушение. На основании выше изложенного, делается вывод, что заявленный дифференциал обладает существенными отличиями.

Выполнение одного на одной оси, а другого на другой оси средств защиты от избыточных перегрузок в части выполнения их в виде четырех зацепных втулок, зацепляющиеся зубья пониженной прочности которых выполнены на плоскостях вышеупомянутых шестерен и входят в ответные зацепляющиеся зубья повышенной прочности других четырех зацепных втулок выполненных на сателлитах имеют внешнее сходство с зубьями, приведенными см. патент US 6286391 В1 от 09.11. 2001 г. Фиг. 1а, 1в, Фиг. 2 и патент RU 2332601 F16H 48/20 9.04.2007 г. Фиг. 2 имеющего трапецеидальные зубья на муфтах. Однако свойства проявляемые средствами защиты от избыточных перегрузок заявленного дифференциала не совпадают со свойствами зацепных втулок и муфт известных дифференциалов. На основании вышеизложенного делается вывод, что заявленный дифференциал в части выполнения средства зашиты от избыточных перегрузок частном случае его использования обладает существенными отличиями.

Известно множество соединительных и предохранительных муфт выполненных из полимерных материалов в том числе из полиуретанов см. патент RU 2418212 F16D 3/74 11.01.2008 г. Однако выполнение зацепляющихся зубьев пониженной прочности и пазов пониженной прочности из множества сотен известных полиуретанов в средствах защиты от избыточных перезагрузок из вполне конкретно освоенных предлагаемых полиуретанов наиболее предпочтительно при реализации заявленного дифференциала. Дело в том см. Ав. св. СССР 1127671 B21D 39/06 07.12.84; Патент RU 2614162 B60G 3/00 от 01.12.2015 г, Автореферат на соискание ученой степени УДК 621.643.411 ЦНИИТМАШ от 07.05.1987, статью в журнале «Энергомашиностроение» за 1986 г. №10 стр. 29-31 предлагаемыми полиуретанами производят раздачу труб из высокопрочных сталей О8Х14МФ с пределом текучести 350-400 Мпа при изготовлении атомных реакторов, работающих при высоком давлении. Считаем, что их применение вполне обосновано и сомневаться в их прочности не приходится по этому предлагаемое решение соответствует критерию существенные отличия.

Существует множество магнитных пробок и сборников стружки защищающих зубчатые зацепления от разрушения, например, см. Patent Translate 4008464 F16N 29/04 15.02.1977 г, SU 1272031 F16H 1/06, Ав. с 533777 F16H 1/06. Однако свойства крышки 71 с перегородками 72 со скосами 73, с одной стороны разделяющие сателлиты 8 и 17 от средств зашиты от избыточных перегрузок и скосы 73 перекрывающие червячные шестерни 11 и 25 от попадания поломанных зубьев, поломанных пазов, металлической крошки, а также с другой стороны наличие проемов в крышке для обеспечения выброса вышеупомянутых разрушенных зубьев за счет центробежных сил, в общем и частных случаях применения заявленного дифференциала, не совпадают со свойствами проявляемыми известными решениями.

Заявленный червячно-винтовой дифференциал промышленно применим. В настоящее время изготовлены небольшая установочная серия заявленного дифференциала, зубья винтовых линий спиралей сателлитов и червячных шестерен направлены к центру оси симметрии поперечного сечения корпуса. В результате были уменьшены размеры диметра корпуса, что дало возможность его установки в различные автомобили с задним приводом, в существующие редуктора.

На сегодняшний день из небольшой установочной серии один образец заявленного дифференциала предназначенного для езды по городу, в общем случае его использования установлен в существующий редуктор на автомобиль ВАЗ 21011 с передним приводом. Другой заявленный дифференциал установлен в редуктор на автомобиле ВАЗ 21013 4×4 «НИВА» для загородных поездок по грунтовым дорогам и по бездорожью, используемый в частном случае его использования. По программе и методике испытаний ведется авторский надзор и съем информации с регистрацией данных о выходе из строя средств защиты от избыточных перегрузок. Например, в одних случаях при использовании средства защиты от избыточных перегрузок заявленного дифференциала были разрушены часть зубьев двух промежуточных шестерен с прямозубым зацеплением с одновременным разрушением и смятием участка надрезанной оси. При разрушении оси в месте надреза при кручении в заданной разрушаемой точке, именно на границе шестерни и оси в днище проточки в некоторых случаях не привело к разъединению поломанных частей оси.

Кинематическая цепь при этом была прервана. Это произошло потому, что пустотелый участок после высверливания оси на длине заведения шестерни после излома при кручении стал более пластичным. При рассмотрении разрушений средств защиты от избыточных нагрузок сателлиты с винтовыми линиями по спирали и червячные шестерни с винтовыми линиями по спирали были сохранены. Крышка 71 надежно защищает вышеупомянутые сателлиты и червячные шестерни от попадания остатков разрушенных зубьев, и металлической крошки. Выявлены модели, на которых возможна установка в существующие редуктора заявленного дифференциала. Например, заявленный дифференциал можно установить в редуктора с задним приводном марок Нива Шевроле, Автомобиле РЕНО ДАСТЕР, автомобилях с передним приводом от ВАЗ 21010 по ВАЗ 21015.

Червячно-винтовой дифференциал может быть изготовлен и внедрен в идентичных и эквивалентных вариантах в соответствии с независимым пунктом формулы изобретения. Для поездки транспортного средства по асфальтовым и бетонным покрытиям в городской черте города, заявленный дифференциал может быть выполнен и внедрен, когда одно средство защиты от избыточных перегрузок выполнено на одной оси 6, а другое на другой оси 7. При этом разрушению подлежат как правило в начале два паза выполненных на двух крайних шестернях с прямозубым зацеплением, 13 и 14, а затем разрушаются еще два паза на шестернях 15 и 16, после чего кинематическая цепь обрывается. Расположение винтовых линий сателлитов 8 и 17 и червячных шестерен 11 и 25 показали наличие прижимных сил позволяющих без наличия муфт, пружин, с предварительным натягом, обеспечить связь между собой полуосей с определенным усилием, способствующих более раннему срабатыванию с частичной блокировкой до срабатывания основной самоблокировки, сглаживая пиковые нагрузки в трансмиссии.

Заявленный дифференциал может быть изготовлен, смонтирован в существующем редукторе и реализован по независимому пункту формулы изобретения со средством защиты от избыточных перегрузок в котором при срабатывании может быть разрушены два паза 67 и 68. Во вторых заявленный дифференциал может быть изготовлен, смонтирован в существующем редукторе транспортного средства и реализован по независимому пункту формулы изобретения со средством защиты от избыточных перезагрузок, в котором при срабатывании могут быть разрушены все четыре паза 67, 68, 69, 70. Заявленный дифференциал может быть изготовлен и реализован по зависимому пункту формулы изобретения со средством для защиты от избыточных перезагрузок, в котором могут быть разрушены зацепляющиеся зубья двух зацепных втулок с пониженной прочностью закрепленных на одной оси 6.

Заявленный дифференциал может быть изготовлен, по зависимому пункту формулы изобретения со средством для защиты от избыточных перегрузок, в котором могут быть разрушены зацепляющиеся зубья пониженной прочности, выполненные на всех четырех крайних шестерни с прямозубым зацеплением.

Заявленный дифференциал может быть изготовлен и реализован по зависимому пункту формулы изобретения со средством защиты от избыточных нагрузок, в котором могут быть разрушены зацепляющиеся зубья с пониженной прочностью, входящие в ответные зацепляющиеся зубья повышенной прочности выполненные за одно целое с телом одного сателлита на его торцевых участках.

Заявленный дифференциал может быть изготовлен и реализован по зависимому пункту формулы изобретения со средством защиты от избыточных нагрузок, в котором могут быть разрушены зацепляющиеся зубья пониженной прочности зацепных втулок, пазы выполненные на окончаниях крайних четырех шестерен, выполненные из полиуретана НИЦПУ-5 или СКУ ПФЛ-100 Заявленный дифференциал может быть изготовлен по зависимому пункту формулы, в котором могу быть разрушено одно средство защиты от избыточных перегрузок состоящих из двух узлов.

Изобретение относится к области машиностроения. Червячно-винтовой дифференциал содержит зубчатый комплекс, в котором между четырьмя крайними шестернями, вдоль продольной оси, перпендикулярно ей установлена промежуточная ось с закрепленными на ее окончаниях двух промежуточных шестерен диаметры которых меньше или равны диаметрам крайних шестерен. На окончаниях крайних шестерен выполнены пазы, стенки которых выполнены с заданной пониженной прочностью, в которые заведены два шипа с заданной повышенной прочностью, выполненные на торцах сателлита, вместе образующих средство защиты от избыточных перегрузок. Линии сопряжения находящиеся в зацеплении пазов и шипов определяют разрушаемые точки, поломки, стенок пазов при воздействии избыточных перегрузок, при этом заданный числовой порог перегрузки, поломки средств защиты от избыточных перегрузок, меньше числовых значений порога перегрузки, поломки, зубьев винтовых линий по спирали сателлитов, червячных шестерен, и зубьев или шлицов полуосей. С одной стороны от поперечной оси симметрии корпуса в зубчатом комплексе зубья винтовых линий по спирали сателлитов и червячной шестерни выполнены с правым исполнением наклона зубьев, а с другой стороны от поперечной оси симметрии корпуса зубья выполнены в левом исполнении наклона зубьев. Обеспечивается расширение технологических возможностей дифференциала. 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Червячно-винтовой дифференциал, преимущественно смонтированный в редукторах транспортных средств, содержащий корпус, соединенный фланцем с шестерней главного привода с размещенными в нем несколькими зубчатыми комплексами или по крайней мере одним зубчатым комплексом, включающим в себя с размещенными в корпусе двух осей с расположенными на них двумя сателлитами, зубья винтовых линий по спирали которых выполнены в одностороннем - правом или левом - исполнении наклона зубьев, сопряжены в зацеплении с зубьями винтовых линий по спирали, выполненными в одностороннем - правом или левом - исполнении наклона зубьев с двумя червячными шестернями, соединенными с двумя полуосями, на торцевых участках двух осей закреплены четыре крайние шестерни с прямозубым зацеплением, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что в каждом зубчатом комплексе или по крайней мере одном зубчатом комплексе между четырьмя крайними шестернями с прямозубым зацеплением в корпусе с максимально возможным размером поперечного сечения вдоль продольной оси перпендикулярно ей установлена промежуточная ось с закрепленными на ее окончаниях двумя промежуточными шестернями с прямозубым зацеплением, размеры наружных диаметров которых меньше или по крайней мере равны размерам наружных диаметров крайних шестерен с прямозубым зацеплением, все шесть вышеупомянутых шестерен, заведенные на три оси, не выходят за внешнюю кромку корпуса, при этом на окончаниях по крайней мере двух закрепленных на одной оси или четырех крайних шестерен, закрепленных на двух осях, по центру их продольной оси выполнены пазы, стенки которых выполнены с заданной пониженной прочностью, в которые заведены по крайней мере два или четыре шипа с заданной повышенной прочностью, выполненные по центру продольной оси на торцах по крайней мере одного или двух сателлитов, вместе образующих по крайней мере одно или два однотипных средства защиты от избыточных перегрузок, линии сопряжения находящихся в зацеплении пазов и шипов определяют разрушаемые точки, поломки, стенок пазов пониженной прочности при воздействии избыточных перегрузок, при этом заданный числовой порог перегрузки, поломки, по крайней мере одного или двух средств защиты от избыточных перегрузок меньше числовых значений порога перегрузки, поломки, зубьев винтовых линий по спирали сателлитов, червячных шестерен и зубьев или шлицев полуосей, при этом с одной стороны от поперечной оси симметрии корпуса в зубчатых комплексах или по крайней мере в одном зубчатом комплексе зубья винтовых линий по спирали сателлитов и зубья винтовых линий по спирали червячной шестерни выполнены с правым исполнением наклона зубьев, а с другой стороны от поперечной оси симметрии корпуса зубья винтовых линий по спирали сателлитов и зубья винтовых линий по спирали червячной шестерни выполнены в левом исполнении наклона зубьев и при движении вперед направляют силы от крутящих моментов, действующих на зубья, к центру оси симметрии с прижимом вышеупомянутых деталей друг к другу всей кинематической цепи, получают предварительный натяг, при монтаже дифференциала в редуктор, малооснащенный магнитными ловушками и пробками, сателлиты и червячные шестерни защищены установленными в корпусе перегородками со скосами крышки, имеющей проемы для выброса осколков разрушенных пазов центробежными силами при вращении дифференциала.

2. Червячно-винтовой дифференциал по п. 1, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что две промежуточные шестерни с промежуточной осью образуют средство защиты от избыточных перегрузок, включающее в себя заданное поверхностное упрочнение металла по периметру в основании каждого зуба и по окружности каждой шестерни с заданным отклонением от глубины нормативного слоя, выполненное заданное одновременное сужение поперечных сечений окончаний оси и сечения зубьев, за счет выполненных в зоне смыкания промежуточных шестерен с осью двух глухих отверстий на концах ее участков, выполненных на стыках по окружности шестерен четырех проточек в форме вырезанного сегмента полого тора с заданной глубиной вырезания металла на заданную величину, равную заданному числовому значению размера радиуса проточки, с одновременным снятием металла по окружности с основания каждого зуба с двух сторон промежуточной шестерни и одновременным снятием металла в зоне просверленного участка с промежуточной оси, полученными линиями новых окружностей, полученных в днищах впадин по форме вырезанного сегмента полого тора каждой проточки, разделяющими металл на надрезанные участки оси и металл промежуточной шестерни, в местах линий сопряжения по окружности вышеупомянутой шестерни и надрезанной оси определяют одни разрушаемые точки, поломки, по окружности в основании каждого зуба и другие четыре разрушаемые точки надрезанных участков оси в днище впадины проточки, при этом заданные числовые значения порога перегрузки, поломки, средства защиты от избыточных перегрузок меньше числовых значений порога перегрузки, поломки, зубьев винтовых линий по спирали сателлитов, меньше числовых значений порога перегрузки, поломки винтовых линий по спирали червячных шестерен и порога перегрузки поломки зубьев полуосей.

3. Червячно-винтовой дифференциал по п. 1, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что на осях между плоскостями, обращенными внутрь навстречу друг другу, по крайней мере двух или четырех крайних шестерен с прямозубым зацеплением и по крайней мере на двух или четырех торцевых плоскостях сателлитов выполнены по крайней мере одно или два однотипных средства защиты от избыточных перегрузок крутящего момента, каждое однотипное средство защиты от избыточных перегрузок включает в себя две зацепные втулки, жестко закрепленные на двух крайних шестернях с зацепляющимися зубьями пониженной прочности, которые заведены с заданным технологическим зазором между их вершинами в ответные зацепляющиеся зубья повышенной прочности, выполненные по крайней мере на двух или четырех зацепных втулках, закрепленных на торцах двух сателлитов, с возможностью чередующегося возвратно-поступательного перемещения до смыкания на величину заданного технологического зазора между вершинами и впадинами вышеупомянутых зубьев до их упора друг в друга, при изменении окружных скоростей транспортного средства и воздействии избыточных перегрузок вершины зацепляющихся зубьев пониженной прочности определяют по окружности разрушаемые точки, поломки, зацепляющихся зубьев с пониженной прочностью каждого из однотипных одного или двух средств защиты от избыточных перегрузок, при этом числовые значения заданного порога перегрузки, поломки, зацепляющихся зубьев с пониженной прочностью, выполненных по крайней мере на двух закрепленных на оси или четырех зацепных втулках, заданы меньше числовых значений заданного порога перегрузки, поломки, зубьев с повышенной прочностью, выполненных на зацепных втулках, закрепленных на сателлитах, при этом сателлиты и червячные шестерни защищены от попадания металлических осколков разрушенных зацепляющихся зубьев перегородками и скосами крышки, имеющей проемы для выброса осколков разрушенных зубьев центробежными силами вовнутрь редуктора.

4. Червячно-винтовой дифференциал по п. 2, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что по крайней мере с каждой стороны на торцевых поверхностях одного стеллита или двух сателлитов выполнены за одно целое с сателлитами зацепляющиеся зубья повышенной прочности, которые заведены в ответные зацепляющиеся зубья пониженной прочности, выполненные на зацепных втулках.

5. Червячно-винтовой дифференциал по пп. 3, 4, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что зацепные втулки с зацепляющимися зубьями с пониженной прочностью, пазы крайних шестерен с пониженной прочностью выполнены из полиуретанов НИЦ ПУ-5 или СКУ-ПФЛ - 100 с твердостью по ШОРУ 92-95 единиц по шкале А, работающих при температуре от минус 70 до плюс 120 градусов по Цельсию.