Конічний диференціал (кінематична схема дана на рис. 3.1, а і 3.2, а). Звичайний диференціал з конічними зубчастими колесами, застосовуваний у вантажних автомобілях, має найчастіше чотири сателіта (рис. 3.16) або, рідше, три. Більшість легкових автомобілів має диференціали з двома сателітами. Вони можуть вільно обертатися навколо шипів нерухомою хрестовини, кінці якої затиснуті між чашками корпусу диференціала, і постійно знаходяться в зачепленні з шестернями піввісь. У загальному випадку сателіти спираються на внутрішні стінки
Мал. 3.16. Конічний диференціал (без корпусу):
а - у зборі; б - в розібраному вигляді; 1 - шестерні піввісь; 2 - сателіти; 3 - хрестовина; 4 - опорна шайба шестерні піввісь; 5 - опорні шайби сателітів
корпусу через опорні шайби 5 ковзання, а напівосьові шестерні - через опорні шайби 4. Складові частини (чашки) корпусу диференціала з'єднують між собою за допомогою болтів або гвинтів, причому часто для цього застосовують настановні штифти. Корпус диференціала в більшості випадків має фланець, до якого за допомогою болтів або заклепок кріпиться шестерня головної передачі. Іноді ведена шестерня з'єднується з корпусом диференціала за допомогою болтів, що з'єднують обидві його чашки.
Кожен з конічних сателітів працює як важіль між двома шестернями піввісь, тому крутний момент, що знімається з корпусу диференціала, теоретично ділиться порівну між шестернями піввісь і, отже, між ведучими колесами. Такий розподіл моментів відбувається незалежно від траєкторії руху транспортного засобу і дорожніх умов.
Конічні диференціали, що відрізняються високим механічним ККД, найбільш поширені і знаходять застосування в більшості автомобілів, переважно легкових. Істотний недолік звичайного конічного диференціала полягає в затримуванні обертання одного з провідних коліс при ковзанні іншого колеса даного моста.
Циліндричний диференціал. У деяких автомобілях застосовують циліндричний диференціал, який відрізняється від конічного тільки виконанням сателітів у вигляді пар циліндричних шестерень (рис. 3.17). Така конструкція не порушує згаданого вище принципу дії конічного диференціала, причому роль конічного сателіта виконує пара циліндричних шестерень, а вихідних шестерень - циліндричні шестерні, встановлені на кінцях півосей. Довжину зубів сателітів і їхнє становище вибирають такими, щоб кожен сателіт частиною свого
зубчастого вінця зачіпався з циліндричної шестернею піввісь. Іншою частиною зубчастого вінця сателіт взаємодіє з іншим сателітом (рівним йому за розмірами), який зачіпається з циліндричної шестернею інший півосі. До корпусу диференціала болтами кріпиться ведена конічна шестерня головної передачі. Разом з відомою шестернею обертається корпус диференціала, а також закріплені в ньому осі сателітів.
Мал. 3.17. Конструктивна схема циліндричного диференціала при головній передачі:
а - конічної; б - черв'ячної; 1 і 2 - шестерні піввісь; 3 -корпус диференціала; 4 і 5 - сателіти; 6 - шестерня ведена конічна; 7 - шестерня ведуча конічна; 8 - черв'як; 9 - колесо черв'ячне
Недоліком циліндричного диференціала є необхідність застосування великої кількості сателітів, що ускладнює конструкцію і збільшує масу ведучого моста. Зазвичай такий диференціал коротше, але при одній і тій же переданої потужності має більший діаметр. Використання диференціала більшого діаметру створює труднощі в забезпеченні необхідного дорожнього просвіту автомобіля. Мала ширина виявляється бажаною для застосування в деяких галузях промисловості.
Мал. 3.18. Кульковий диференціал:
1 - ліва піввісь; 2 і 6 - шестерні піввісь; 3 - провідна шестерня головної передачі; 4 - водило; 5 - сателіти, 7 - права піввісь
Кульковий диференціал. Оригінальна конструкція автомобільного диференціала показана на рис. 3.18. У цій конструкції кулькові сателіти 5 встановлені в водію 4, що має форму плоскої коробки. Крутний момент, що передається передачею цього типу, не може бути більшим внаслідок виникнення великих тисків (теоретично навантаження передається однією точкою), які призводять до швидкого зношування передачі.
Складний диференціал. Оригінальна конструкція головної передачі з диференціалом ведучого моста виробництва фірми «Кіркстолл» застосована в автотягач «Ентар» фірми «Торнікрофт» (рис. 3.19). Диференціал, крім функції рівномірного розподілу крутного моменту по обидва полуосям, виконує роль редуктора, який представляє собою другу сходинку головної передачі. До Черв'ячні колеса прикріплений корпус 4 планетарної передачі з коронною шестірнею з внутрішнього зачеплення, встановленої в підшипниках 2 і 10. Планетарна передача складається з шестерні з внутрішнього зачеплення, сонячної шестірні а й сателітів b, встановлених в водію 3, яке, в свою чергу, розміщено на шліцах лівої півосі 1. Сонячна шестерня а складає одне ціле з ведучою шестірнею d, яка обертає шестерню f внутрішнього зачеплення за допомогою трьох проміжних шестерень е. Осі цих шестерень встановлені на пальцях б, закріплений них в деталі 5, яка болтами приєднана до картера. Шестерня f внутрішнього зачеплення, виконана в корпусі 7, встановлена на шліцах правої півосі 8.
Ліва піввісь обертається в напрямку руху внаслідок обертання вперед коронної шестерні з внутрішнього зачеплення.
Мал. 3.19. Головна передача і диференціал автотягача «Ентар» (фірми «Торнікрофт»). Ведучий міст виготовляє фірма «Кіркстолл».
а - сонячна шестерня планетарної I передачі; b - сателіт планетарної I передачі? з - шестерня внутрішнього зачеплення планетарної I передачі; d - шестерня ведуча II передачі, е - шестерня проміжна II передачі; f - шестерня внутрішнього зачеплення II. передачі; / - ліва піввісь; 2 - кульковий підшипник лівої півосі; 3 - водило планетарної передачі; 4 - корпус планетарної I передачі; 5 і 9 - опорний елемент; 6 - палець; 7 - корпус II передачі; 8 - права піввісь; 10 - роликовий підшипник
Це відбувається в тому випадку, коли сонячна шестерня а залишається нерухомою. Однак, якщо сонячна шестерня залишиться вільною, то вона буде обертатися в протилежну сторону, тому швидкість водила 3 і піввісь 1 буде менше, ніж в разі закріплення сонячної шестірні. Обертання сонячної шестірні а тому супроводжується обертанням провідної шестерні d> яка змушує обертатися вперед праву піввісь. Це призводить до деякого зменшення частоти обертання.
Так як до полуосям повинні підводитися рівні моменти, то шестерні d, е і / повинні мати певне передавальне число по відносинам до шестерням з і а, причому умова симетричності даного диференціала має вигляд (с / а) + 1 = f / d. в яке необхідно замість символів шестерень проставити число наявних на них зубів.
Зауважимо, що для вала, на якому виконані шестерні а й d, що знаходяться в зачепленні з сателітами Ь і е застосовані тільки торцеві опори. Це забезпечує рівномірний розподіл крутного моменту, що підводиться до шестерням and, між ними.
Циліндричний диференціал з передавальним числом iw = 2. На рис. 3.20 представлені всі елементи головної передачі і диференціала, що застосовується в автомобілі «Олдсмобіл торнадо», причому схема циліндричного диференціала представлена на рис. 3.10. Так як в конструкції ведучого моста прийняті цікаві рішення, розглянемо їх. Щоб уникнути труднощів, що зазвичай виникають з вертикальним зміщенням провідною гипоидной шестерні щодо веденої, була обрана конструкція конічної головної передачі. Це дозволило розташувати піввісь на такій висоті, при якій забезпечується достатня відстань від них до масляного резервуара і дорожній просвіт не менше 164 мм в повністю завантаженому автомобілі (п'ять чоловік і багаж). З метою виконання картера головною передачі компактним і вузьким застосований циліндричний диференціал. Коронна шестерня внутрішнього зачеплення (зовнішній діаметр 250 мм) розміщена всередині відомої шестерні головної передачі.
Масло, яке використовується для головної передачі, утворює досить міцну плівку і надає хорошу опірність задиру. Шестерні головної передачі виготовляють зі сталі 4617 по стандарту SAE, причому для того, щоб знизити напруги, застосовують великі зуби. Експерименти, проведені з литим сталевим корпусом диференціала, показали, що його твердість недостатня навіть після термообробки. Тоді були застосовані термо-оброблені поковки зі сталі 4118 по стандарту SAE. Діаметр ділильної кола шестерні внутрішнього зачеплення дорівнює 152,4 мм, а діаметральний питч 12 дюйм -1. Сонячна шестерня виготовлена зі сталі 4617 по стандарту SAE. Після довгих експериментів з різними типами карданних шарнірів для піввісь були обрані шарніри рівних кутових швидкостей Рцеппа. При кожному внутрішньому шарнірі застосовано ковзне шлицевое з'єднання з комплектом кульок між поверхнями зубів і впа-
Мал. 3.20. Передній ведучий міст автомобіля «Олдсмобіл торнадо» (розріз головної передачі; лівої півосі і цапфи переднього колеса): 1 - вісь двигуна; 2 - вісь автомобіля
дин. Робочі поверхні піввісь вживають запобіжних засобів спеціальними кожухами. Магнітні деформовані кільця, встановлені в канавках, забезпечують високу антикорозійну стійкість.
Для автомобілів з колісною формулою 4 х4 або 6 хб часто потрібно нерівномірний розподіл крутного моменту між провідними мостами. Наприклад, в автомобілі з колісною формулою '4 х4, задні здвоєні колеса здатні сприйняти вагу більший, ніж поодинокі передні колеса, по крайней мере в 2 рази. Якщо для розподілу крутного моменту між переднім і заднім мостами буде застосований звичайний симетричний диференціал, то для створення тягової сили буде використовуватися тільки половина ваги, що припадає на задній міст, так як до задніх коліс неможливо підвести крутний момент більший, ніж до передніх.
У вантажних автомобілях з двома або більше провідними мостами крутний момент повинен бути розподілений між цими мостами пропорційно навантаженням, що діють на них. На жаль, жоден з існуючих несиметричних диференціалів не відповідає цій вимозі. Прості несиметричні диференціали розподіляють крутний момент (при малому внутрішньому терті) пропорційно радіусу дії окружного зусилля (див. Рис. 3.2, б і в) коронної і сонячної шестерень (див. Рис. 3.2, д) або тангенсам кутів конусів сателітів до створюючих яких додаються окружні зусилля (див. рис. 3.2, г).
Несиметричні диференціали (див. Рис. 3.2, б і в) можуть бути застосовані тільки для малих перерозподілів крутного моменту, так як передається крутний момент пропорційний радіусу дії окружного зусилля на вихідний шестірні. Найбільше відношення крутять моментів можна отримати в конструкції, розробленої згідно з рис. 3.2, р Однак в цьому випадку діаметр корпусу диференціала виходить більшим. В даний час серед несиметричних диференціалів найбільше застосування мають конструкції, що виконуються за схемою рис. 3.2, д.