Результат интеллектуальной деятельности: Крестовина дифференциала транспортного средства

Изобретение относится к машиностроению, в частности к межколесным дифференциалам ведущих мостов транспортных средств.

Известна крестовина дифференциала, содержащая длинный стержень и два коротких стержня, имеющих форму цилиндра, на одном конце каждого из упомянутых коротких стержней расположена контактная часть, а по центру упомянутого длинного стержня выполнены два паза, которые используются для вставки в них отдельно контактной части каждого короткого стержня, причем форма сечения контактной части совпадает с формой выреза пазов, и когда две контактных части по отдельности плотно вставлены в два паза длинного стержня, два коротких стержня по отдельности перпендикулярны к длинному стержню и коллинеарны по отношению друг к другу (RU №142136 U1, МПК F16H 48/38 (2012.01), опубл. 20.06.2014).

К недостатку технического решения можно отнести необходимость высокой точности изготовления коротких и длинного стержней для того, чтобы осуществить сборку крестовины, что определяется точным осевым и радиальным расположением контактных частей стержней относительно их осей.

Также к недостатку можно отнести то, что длинный стержень и короткие стержни должны иметь одинаковый диаметр и быть в ограниченном диапазоне 30-35 мм, т.к. при меньшем диаметре уменьшается эффективность фиксирования от проворачивания, а это может привести к постепенному износу коротких стержней и, как следствие, выходу их из строя и соответственно всего дифференциала.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является крестовина межколесного дифференциала, содержащая длинный стержень в форме цилиндра, имеющий сквозное отверстие, расположенное по центру стержня и перпендикулярно к направлению его оси, два коротких стержня, расположенных перпендикулярно к длинному стержню и коллинеарно по отношению друг к другу и состоящих из трех частей: внешней цилиндрической, переходной и контактной соединительной, причем контактная соединительная часть имеет цилиндрическую форму меньшего диаметра, чем внешняя цилиндрическая часть, и вставлена в сквозное отверстие упомянутого длинного стержня, и имеющих на внешних концах (противоположных от контактных соединительных частей) фиксирующий от проворачивания конструктивный элемент в виде круглого отверстия под штифт, перпендикулярного к его оси и к сквозному отверстию длинного стержня (CN №205173211 U, F16C 5/00 (2006/01), F16H 48/38 (2012.01), опубл. 2016.04.20).

Данная конструкция имеет следующие недостатки.

Сложность изготовления коротких стержней, из-за наличия дополнительной переходной части, имеющей конусную поверхность, которую необходимо обрабатывать токарной операцией по сложной траектории и наличия отверстия, которое должно быть очень точно расположено относительно осей.

Сложность сборки дифференциала, т.к. при установке коротких стержней в центральное отверстие длинного стержня, установленного в дифференциале, необходимо для установки штифта выполнять точное совмещение отверстий, выполненных в коротких стрежнях с отверстиями в чашке дифференциал. А т.к. короткие стержни должны быть плотно установлены в отверстия чашки дифференциала для правильной работы всего дифференциала, то координировать, перемещать и поворачивать их достаточно сложно и трудоемко, и для этого необходимо иметь специальный инструмент.

Была поставлена задача упростить изготовление коротких стержней и сборку их с чашкой дифференциала.

В ходе решения задачи прорабатывались следующие варианты:

- для упрощения изготовления коротких стержней можно выполнить короткий стержень без переходной и контактной частей. Но в этом случае значительно снижается прочность оси, т.к. нагрузка от зубчатого зацепления шестерен на короткий стержень будет консольной. Это при максимальной нагрузке может привести к поломке стержня и к выходу из строя всего дифференциала;

- для упрощения изготовления и упрощения сборки дифференциала можно не выполнять отверстия в коротких стержнях. Но тогда появляется вероятность износа короткого стержня из-за возможности его проворачивания в посадочном отверстии чашки дифференциала, которое появляется от вращательного воздействия сателлита, находящегося под нагрузкой.

Для решения поставленной задачи в крестовине дифференциала транспортного средства, содержащей длинный стержень в форме цилиндра, имеющий сквозное отверстие, расположенное по центру стержня и перпендикулярно к направлению его оси, два коротких стержня, расположенные перпендикулярно к длинному стержню и коллинеарно по отношению друг к другу, и имеющие внешнюю цилиндрическую часть и соединительную часть, причем соединительная часть имеет цилиндрическую форму меньшего диаметра, чем внешняя цилиндрическая часть, и вставлена в сквозное отверстие упомянутого длинного стержня, фиксирующий от проворачивания конструктивный элемент, выполненный на внешних концах коротких стержней, противоположных от соединительных частей, короткие стержни размещены в сквозном отверстии длинного стержня своей соединительной частью на расстоянии друг от друга и упираются в цилиндрическую поверхность длинного стержня внешней цилиндрической частью, а фиксирующий от проворачивания конструктивный элемент выполнен в виде центрального паза. В частном случае исполнения центральное отверстие длинного стержня крестовины имеет фаску с каждой стороны отверстия, равную 1…5 мм × 20…40°.

Отличительные признаки, заключающаяся в том, что короткие стержни размещены в сквозном отверстии длинного стержня своей соединительной частью на расстоянии друг от друга и упираются в цилиндрическую поверхность длинного стержня внешней цилиндрической частью, а фиксирующий от проворачивания конструктивный элемент выполнен в виде центрального паза, по отдельности и в совокупности позволяют упростить конструкцию крестовины, а также сборку дифференциала в целом.

За счет выполнения коротких стержней в виде простых цилиндров, не имеющих сложных технологических переходов при обработке, а также выполнения фиксирующего элемента в виде центрального паза, расположение которого относительно оси и его геометрические размеры не требует высокой точности при изготовления коротких стержней, имеет место упрощение конструкции крестовины дифференциала.

Также имеет место упрощение сборки коротких стержней с чашкой дифференциала за счет того, что пазы на коротких стержнях легко доступны для доворачивания до нужного расположения и координации простым сборочным инструментом, отсутствует необходимость в точной осевой и продольной фиксации коротких стержней относительно оси чашки и сквозного отверстия длинного стержня из-за наличия упора торцевой поверхности, которая у коротких стержней образована переходом от меньшего диаметра соединительной части к большему диаметру наружной цилиндрической части, в цилиндрическую поверхность длинного стержня.

Заявителю не известны крестовины дифференциала транспортного средства, обладающие указанной совокупностью существенных признаков, и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:

фиг. 1 - крестовина дифференциала транспортного средства в изометрии;

фиг. 2 - то же в разобранном виде;

фиг. 3 - пример установки в дифференциал, вид в разрезе;

фиг. 4 - то же, разрез А-А на фиг. 3.

Крестовина дифференциала содержит длинный стержень 1 в форме цилиндра и два коротких стержня 2.

Длинный стержень 1 выполнен со сквозным отверстием 3, расположенным по центру стержня перпендикулярно к направлению его оси. С каждой стороны отверстия имеется фаска 4 величиной 1…5 мм × 20…40°.

Короткие стержни 2 расположены перпендикулярно к длинному стержню 1 и коллинеарно по отношению друг к другу и состоят из двух частей: внешней цилиндрической части 5 и соединительной части 6, причем соединительная часть 6 коротких стержней имеет цилиндрическую форму меньшего диаметра, чем внешняя цилиндрическая часть 5. Стержни 2 вставлены в сквозное отверстие 3 упомянутого длинного стержня 1 соединительной частью 6 на расстоянии друг от друга. Внешняя цилиндрическая часть 5 коротких стержней 2 своей торцевой поверхностью 7 упирается в цилиндрическую поверхность длинного стержня 1.

Короткие стержни 2 имеют на внешних концах, противоположных от соединительных частей, фиксирующий от проворачивания конструктивный элемент в виде центрального паза 8, в котором размещен крепежный элемент 9, соединяющий детали межколесного дифференциала.

Длинный стержень 1 и внешняя цилиндрическая часть коротких стержней 2 имеют одинаковый диаметр в диапазоне 28-40 мм и размещены в отверстиях чашки 10 дифференциала.

На длинном стержне 1 и на внешней цилиндрической части 5 коротких стержней 2 установлены сателлиты 11, взаимодействующие зубчатым зацеплением с полуосевыми шестернями, одна из которых 12 помещена в отверстие чашки 10 дифференциал, а другая 13 - в отверстие ведущей шестерни 14. Ведущая шестерня 14 и чашка 10 дифференциала соединены между собой крепежными элементами 9, причем два из этих крепежных элементов имеют удлиненную часть 15, которая помещена в центральных пазах 8 коротких стержней 2.

Сборка крестовины и самого дифференциала происходит следующим образом.

В чашку 10 дифференциала сначала помещается полу осевая шестерня 12. Затем в отверстие чашки 10 вставляется длинный стержень 1, на который последовательно надеваются сателлиты 11. Далее в каждый из оставшихся отверстий в чашке 10 дифференциала запрессовываются короткие стержни 2, с надетыми на них сателлитами 11, причем так, что соединительная часть 6 коротких стержней 2 входит в сквозное отверстие 3 длинного стержня 1 до упора его в цилиндрическую часть 5. При неточном расположении отверстия 3 длинного стержня 1 соединительная часть 6 одного из коротких стержней 2 взаимодействует с фаской 4 сквозного отверстия длинного стержня 1 смещая или поворачивая его, устанавливая правильное положении стержней 1 и 2. После этого чашка 10 с установленными деталями 1, 2, 11, 12 и 13 соединяется с ведущей шестерней 14 при помощи крепежных элементов (болтов) 9. Два из этих крепежных элементов 9, имеющих удлиненную часть 15, входят в центральные пазы 8 коротких стержней 2 удлиненной частью, тем самым фиксируя их от проворачивания в отверстиях чашки 10 дифференциала.

Так как каждый из коротких стержней 2 представляет собой два простых цилиндра, не имеющих сложных технологических переходов при обработке, а расположение паза 8 относительно оси и его геометрические размеры не требует высокой точности при изготовления короткого стержня 2, то имеет место упрощение конструкции крестовины дифференциала.

Также имеет место упрощение сборки крестовины с чашкой дифференциала 10, за счет того, что пазы 8 на коротких стержнях 2 легко доступны для доворачивания до нужного расположения и координации простым сборочным инструментом, при этом отсутствует необходимость в точной осевой и продольной фиксации коротких стержней 2 относительно оси чашки 10 и сквозного отверстия 3 длинного стержня 1 из-за наличия упора торцевой поверхности, которая у коротких стержней 2 образована переходом от меньшего диаметра соединительной части 6 к большему диаметру наружной цилиндрической части 5, в цилиндрическую поверхность длинного стержня 1.

Крестовина дифференциала транспортного средства имеет простую конструкцию, а также обеспечивает простоту сборки дифференциала.

Предложенная крестовина может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением освоенных ранее технологий.