МЕХАНИЗМ БЛОКИРОВКИ МЕХАНИЧЕСКОГО БЛОКИРУЮЩЕГОСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛА Российский патент 2011 года по МПК F16H48/30 

Настоящее изобретение относится к дифференциальным механизмам и, более конкретно, к таким механизмам типа, обычно упоминаемого как «блокирующиеся дифференциалы». Более конкретно, настоящее изобретение относится к механизмам типа, также упоминаемого как «механические устройства блокировки», т.е. блокирующиеся дифференциалы, в которых функция блокировки срабатывает в ответ на работу механического устройства, в противоположность приведению в действие гидроприводом или приведению в действие электромагнитным приводом.

Традиционный блокирующийся дифференциал, выполненный согласно настоящему изобретению, использует механизм центробежного грузика для запуска блокировки муфты дифференциала, где механизм центробежного грузика затем замедляет вращение кулачкового диска относительно дифференциального входа (т.е. венцовой шестерни и картера дифференциала). Блокирующиеся дифференциалы типа, в котором для запуска зацепления муфты используется механизм центробежного грузика, хорошо известны в настоящее время и могут быть выполнены на основании любого из патентов US 3606803; US 5484347 и US 6319166, которые принадлежат правопреемнику настоящего изобретения и включены в описание в качестве ссылки. Однако следует иметь в виду, что настоящее изобретение не ограничивается только блокирующимися дифференциалами, которые раскрыты в указанных патентах.

Блокирующиеся дифференциалы, выполненные и продаваемые правопреемником настоящего изобретения, широко используются и продаются в течение многих лет и очень хорошо показали себя в работе, особенно в транспортных средствах, которые эксплуатируются, по меньшей мере, часть своего цикла нагрузки на неровной местности или при условиях плохой тяги. Такие блокирующиеся дифференциалы особенно хорошо работают, когда транспортное средство эксплуатируется на, что называется, «разделенной-µ» поверхности, т.е., где ведущее колесо с одной стороны транспортного средства имеет хорошую тягу, а ведущее колесо с другой стороны транспортного средства имеет плохую тягу. В таких условиях эксплуатации блокирующийся дифференциал зацепляет блокирующую муфту, двигая таким образом оба ведущих колеса со скоростью входа в картер дифференциала (т.е. со скоростью вращения входной венцовой шестерни).

Отмечена одна ситуация, в которой традиционный блокирующийся дифференциал работал неудовлетворительно, когда транспортное средство, оснащенное механическим блокирующимся дифференциалом, эксплуатировалось в условиях пробуксовки одного из ведущих колес. Например, если транспортное средство эксплуатируется с «мини-запаской» (т.е. запасной шиной, которая с целью экономии места в багажнике значительно меньше «обычных» шин), разница в диаметре шины вызывает срабатывание механизма центробежного грузика дифференциала и блокировку пакета муфты, даже если транспортное средство эксплуатируется в режиме «прямо вперед».

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного дифференциального механизма типа «механическое устройство блокировки», в котором было бы возможно некоторым образом управлять эксплуатацией механического устройства, которое обычно запускает зацепление муфты дифференциала, где такое управление не зависело бы только от нормального режима эксплуатации механического устройства.

Более конкретной целью настоящего изобретения является создание такого усовершенствованного дифференциального механизма, в котором было бы возможно «блокировать» или предотвращать работу механизма центробежного грузика, который реагирует на разницу в скорости между двумя полуосевыми шестернями и запускает зацепление муфты дифференциала.

Указанная и другие цели изобретения достигаются созданием усовершенствованного дифференциального механизма, содержащего коробку передач, образующую камеру передач, содержащую набор дифференциальных передач, расположенных в камере передач, и включающую, по меньшей мере, одну первичную шестерню и пару вторичных шестерен, определяющих ось вращения. Блокирующая муфта эксплуатируется для замедления дифференцирующего воздействия, и в конструкцию включено устройство, приводящее в действие блокирующую муфту. Блокирующая муфта эксплуатируется между зацепленным состоянием, помогающим замедлять относительное вращение между коробкой передач и вторичными шестернями, и расцепленным состоянием. Устройство для приведения в действие включает кулачковый механизм, эксплуатируемый для воздействия на зацепленное состояние блокирующей муфты, а замедляющий механизм эксплуатируется для зацепления кулачкового механизма и замедления вращения одного элемента кулачкового механизма. Замедляющий механизм содержит механизм центробежного грузика, который может вращаться вокруг оси, ориентированной практически параллельно оси вращения дифференциального механизма, причем механизм центробежного грузика способен вращаться со скоростью, в общем, отражающей степень дифференцирующего воздействия, и образует упорную поверхность, которая может перемещаться из втянутого положения в выдвинутое положение в ответ на дифференцирующее воздействие заданной степени. Устройство для приведения в действие дополнительно включает стопорную поверхность, используемую для зацепления упорной поверхности, когда упорная поверхность находится в выдвинутом положении.

Усовершенствованный дифференциальный механизм характеризуется механизмом блокировки, с возможностью эксплуатации связанным с механизмом центробежного грузика и включающим блокирующий элемент, который может помещаться в ответ на входной сигнал в нормальное положение и в положение блокировки. В нормальном положении блокирующий элемент позволяет упорной поверхности перемещаться из втянутого положения в выдвинутое положение. В положении блокировки блокирующий элемент препятствует перемещению упорной поверхности из втянутого положения в выдвинутое положение.

Усовершенствованный дифференциальный механизм также характеризуется механизмом блокировки, с возможностью эксплуатации связанным с механизмом центробежного грузика и включающим блокирующий элемент, который может помещаться в ответ на входной сигнал в нормальное положение и в положение блокировки. В нормальном положении блокирующий элемент позволяет упорной поверхности перемещаться из втянутого положения в выдвинутое положение. В положении блокировки блокирующий элемент препятствует перемещению упорной поверхности из втянутого положения в выдвинутое положение.

Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - осевое сечение известного блокирующегося дифференциального механизма, с которым может использоваться настоящее изобретение;

фиг.2 - фрагментарное поперечное сечение блокирующегося дифференциального механизма, показанного на фиг.1;

фиг.3 - осевое сечение, аналогичное фиг.1, в увеличенном масштабе, более подробно иллюстрирующее механизм центробежного грузика, который содержит важную часть блокирующегося дифференциального механизма по фиг.1;

фиг.4 - вид в перспективе блокирующегося дифференциального механизма, согласно настоящему изобретению;

фиг.5 - механизм центробежного грузика и механизм блокировки, которые содержат важную часть блокирующегося дифференциального механизма по фиг.4, схематично;

фиг.6 - сечение части блокирующегося дифференциального механизма по фиг.4, показывающее блокирующий элемент в нормальном положении;

фиг.7 - сечение части блокирующегося дифференциального механизма по фиг.4, показывающее блокирующий элемент в положении блокировки;

фиг.8 - вид в перспективе блокирующегося дифференциального механизма согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения;

фиг.9 - подробный ракурс механизма центробежного грузика и механизма блокировки, которые содержат важную часть блокирующегося дифференциального механизма по фиг.8.

фиг.10 - сечение части механизма блокировки, показанного на фиг.9;

фиг.11 - сечение части механизма центробежного грузика и механизма блокировки, показанных на фиг.9;

фиг.12 - сечение части блокирующегося дифференциального механизма по фиг.8, показывающее блокирующий элемент в нормальном положении;

фиг.13 - сечение части блокирующегося дифференциального механизма по фиг.8, показывающее блокирующий элемент в положении блокировки;

фиг.14 - вид в перспективе блокирующегося дифференциального механизма согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения;

фиг.15 - вид в перспективе механизма центробежного грузика и механизма блокировки, которые содержат важную часть блокирующегося дифференциального механизма по фиг.14;

фиг.16 - горизонтальная проекция механизма центробежного грузика и механизма блокировки по фиг.14;

фиг.17 - сечение блокирующегося дифференциального механизма по фиг.14, показывающее стопорный элемент в положении блокировки;

фиг.18 - сечение блокирующегося дифференциального механизма по линии 18-18 на фиг.17, показывающее механизм блокировки в нормальном положении;

фиг.19 - сечение блокирующегося дифференциального механизма по фиг.14, показывающее стопорный элемент в разблокированном положении;

фиг.20 - сечение блокирующегося дифференциального механизма по линии 20-20 на фиг.19, показывающее механизм блокировки в состоянии блокировки.

На фиг.1 показано осевое сечение блокирующегося дифференциального механизма, который может быть успешно использован в настоящем изобретении. Общая конструкция и эксплуатация блокирующегося дифференциала, показанного на фиг.1, уже хорошо известны специалистам в данной области техники и иллюстрированы и описаны более подробно в указанных патентах. Дифференциальный механизм, как показано на фиг.1 («Предшествующий уровень техники»), включает коробку 11 передач, которая образует камеру передач, обозначенную позицией 13. Первичный момент на блокирующийся дифференциал обычно подается первичной шестерней 15 (показана только в фрагментарном виде на фиг.1). Первичная шестерня 15 (также упоминается как «венцовая шестерня») предназначена для зубчатого зацепления с первичным сателлитом (не показан на фиг.1), который получает первичный момент от карданной передачи транспортного средства. Первичная шестерня 15 может быть прикреплена к коробке 11 передач с помощью множества болтов 17.

Внутри камеры 13 передач расположен набор дифференциальных передач, включающий множество сателлитов 19 (только один из которых показан на фиг.1), с возможностью вращения закрепленных на пальце 21 сателлита (только часть которого показана на фиг.1). Палец 21 сателлита крепится к коробке 11 передач любыми подходящими средствами, не показанными здесь. Сателлиты содержат первичные шестерни набора дифференциальных передач и находятся в зацеплении с парой полуосевых шестерен 23 и 25, которые содержат вторичные шестерни набора дифференциальных передач. Полуосевые шестерни 23 и 25 находятся в шлицованном зацеплении с парой полуосей 27 и 29 соответственно. Коробка 11 передач включает участки 31 и 33 кольцевой втулки, окружающие полуоси 27 и 29 соответственно. Обычно на участках 31 и 33 втулки устанавливаются наборы подшипников (не показаны) для обеспечения вращающейся опоры для дифференциального механизма относительно основного наружного корпуса дифференциала (также не показан здесь).

Во время нормальной эксплуатации транспортного средства в режиме «прямо вперед» не происходит дифференцирующего воздействия между левой и правой полуосями 27 и 29, и сателлиты 19 не вращаются относительно пальца 21 сателлита. Следовательно, коробка 11 передач, сателлиты 19, полуосевые шестерни 23 и 25 и полуоси 27 и 29 все вращаются вокруг оси вращения (А) полуосей 27 и 29 как цельное устройство.

При определенных эксплуатационных условиях, например, когда транспортное средство поворачивает или есть небольшая разница в размере шин, связанных с полуосями 27 и 29, допустимо возникновение определенного дифференцирующего воздействия между полуосевыми шестернями 23 и 25, до заданного уровня разницы в скорости. Выше заданного уровня (например, выше разницы около 100 об/мин между полуосевыми шестернями 23 и 25), что означает, что занос колеса на обочину неизбежен, желательно замедлять относительное вращение между каждой из полуосевых шестерен 23 и 25 и коробкой 11 передач для предотвращения излишнего дифференцирующего воздействия между полуосями 27 и 29.

Для замедления дифференцирующего воздействия дифференциальный механизм оснащен механизмом блокировки для блокировки набора дифференциальных передач и устройством для приведения в действие механизма блокировки. Общая конструкция и эксплуатация механизма блокировки и устройства для приведения его в действие в настоящее время хорошо известны в данной области техники и будут описаны здесь только вкратце. Для более подробного описания механизма блокировки и устройства приведения его в действие следует сделать ссылку на указанные ранее патенты и, дополнительно, на US №RE 28004 и US №3831462, которые принадлежат правопреемнику настоящего изобретения.

В одном варианте выполнения механизм блокировки содержит пакет муфты, обозначенный позицией 35. Как в настоящее время хорошо известно специалистам в данной области техники, пакет 35 муфты включает множество наружных дисков муфты, прикрепленных на шлицах к коробке 11 передач, и множество внутренних дисков муфты, прикрепленных на шлицах к полуосевой шестерне 23. Ссылаясь на фиг.1, механизм блокировки дополнительно включает кулачковый механизм, обозначенный позицией 41. Как хорошо известно специалистам в области блокирующихся дифференциалов, основная функция кулачкового механизма 41 - выполнять перемещение пакета 35 муфты из расцепленного состояния, как показано на фиг.1, в зацепленное, «нагруженное» состояние (здесь специально не показано). В зацепленном состоянии пакет 35 муфты эффективно замедляет относительное вращение между коробкой 11 передач и полуосевой шестерней 23, таким образом замедляя и сводя к минимуму дифференцирующее воздействие между полуосевыми шестернями 23 и 25.

Кулачковый механизм 41 включает полуосевую шестерню 23 и основной кулачковый элемент 43. Полуосевая шестерня 23 образует кулачковую поверхность 45, а кулачковый элемент 43 образует кулачковую поверхность 47. Кулачковый элемент 43 также образует набор внешних зубьев 49, функция которых будет описана далее. Во время нормальной эксплуатации транспортного средства в режиме «прямо вперед», с небольшим дифференцирующим воздействием или его отсутствием, кулачковые поверхности 45 и 47 остаются в нейтральном положении, показанном на фиг.1, а кулачковый элемент 43 вращается с полуосевой шестерней 23 с той же скоростью вращения. Перемещение пакета 35 муфты в зацепленное состояние выполняется замедлением вращения кулачкового элемента 43 относительно полуосевой шестерни 23 для обеспечения «наклона» кулачковых поверхностей 45 и 47, как это хорошо известно специалистам в области кулачковой техники. Такой наклон приводит к осевому перемещению кулачкового элемента 43, слева на фиг.1, запуская, таким образом, зацепление пакета 35 муфты.

Для замедления вращения кулачкового элемента 43 относительно полуосевой шестерни 23 блокирующийся дифференциальный механизм включает замедляющий механизм, обозначенный позицией 51, который содержит устройство для приведения в действие механизма блокировки. Специалистам в данной области техники очевидно, что в пределах объема настоящего изобретения может быть использовано множество различных конфигураций и типов замедляющих механизмов. В одном варианте выполнения, и только для примера, замедляющий механизм 51 относится к типу с центробежным грузиком, иллюстрированному и описанному более подробно в указанных ранее патентах и далее здесь. Замедляющий механизм 51 установлен внутри коробки 11 передач для вращения вокруг собственной оси и включает цилиндрический участок 53 центробежного грузика. Замедляющий механизм 51 дополнительно включает участок 55 внешнего зацепления, который находится в зацеплении с зубьями 49 внешнего зацепления кулачкового элемента 43.

Участок 53 центробежного грузика способен вращаться вокруг оси (а), показанной на фиг.5, со скоростью, в общем, отражающей степень дифференцирующего воздействия, и ориентирован практически параллельно оси вращения (А). Участок 53 центробежного грузика включает пару элементов 56 центробежного грузика, каждый из которых образует упорную поверхность 57. Упорная поверхность 57 способна перемещаться из втянутого положения (фиг.2) в выдвинутое положение (не показано) в ответ на дифференцирующее воздействие заданной степени. Элемент центробежного грузика также образует шарнирный участок 59, образующий ось поворота, в общем, параллельную и отделенную от оси (а) участком 53 центробежного грузика. Устройство для приведения в действие включает стопорную поверхность 61, расположенную так, чтобы зацеплять упорную поверхность 57, когда упорная поверхность находится в выдвинутом положении.

Во время работы, если между полуосями 27 и 29 начинает происходить дифференцирующее воздействие, полуосевая шестерня 23 и кулачковый элемент 43 начинают вращаться в унисон со скоростью, отличной от скорости коробки 11 передач, что вызывает начало вращения замедляющего механизма 51 вокруг своей оси (а) со скоростью вращения, которая является функцией степени дифференцирующего воздействия. По мере увеличения скорости вращения замедляющего механизма 51 центробежная сила вызывает перемещение центробежных грузиков 56 наружу, пока упорная поверхность 57 одного из центробежных грузиков не зацепит стопорную поверхность 61, предотвращая дальнейшее вращение замедляющего механизма 51. Когда замедляющий механизм 51 перестает вращаться, зацепление участка 55 зацепления и зубьев 49 шестерни вызывает вращение кулачкового элемента 43 с той же скоростью, что и коробка 11 передач (которая отличается от скорости вращения полуосевой шестерни 23), что приводит к наклону и запуску зацепления пакета 35 муфты.

На фиг.4-7 показан дифференциальный механизм, который практически аналогичен механизму, показанному на фиг.1, по меньшей мере, с одним исключением, а именно, механизм 63 блокировки с возможностью эксплуатации связан с замедляющим механизмом 51. Механизм 63 блокировки позволяет избирательно отключать замедляющий механизм 51, когда автоматическая блокировка дифференциала нежелательна (например, когда транспортное средство эксплуатируется с мини-запаской).

Механизм 63 блокировки включает блокирующий элемент 65, который может помещаться в ответ на входной сигнал в нормальное положение (фиг.6) или в положение блокировки (фиг.7). В нормальном состоянии блокирующий элемент 65 позволяет упорной поверхности 57 перемещаться из втянутого положения в выдвинутое положение. В состоянии блокировки блокирующий элемент 65 предотвращает перемещение упорной поверхности 57 из втянутого положения в выдвинутое положение.

В варианте выполнения, показанном на фиг.4-7, блокирующий элемент 65 практически цилиндрический и имеет тело в форме колпачка, с возможностью перемещения поддерживаемое на замедляющем механизме 51 между участком 55 внешнего зацепления и центробежными грузиками 56. В состоянии блокировки (фиг.7) блокирующий элемент 65, по меньшей мере, частично окружает механизм 53 центробежного грузика для предотвращения поворота наружу элементов 56 центробежного грузика по мере вращения механизма центробежного грузика. В нормальном положении (фиг.6) блокирующий элемент 65 втягивается по направлению к участку 55 внешнего зацепления, предоставляя центробежным грузикам 56 возможность свободно поворачивать наружу.

Механизм 63 блокировки также содержит первый, практически кольцевой элемент 69 с магнитной катушкой 71, которая может возбуждаться для создания магнитного поля. Второй, в основном, кольцевой элемент 73 с известными магнитными свойствами расположен вокруг первого кольцевого элемента 69 и имеет уклон 75. Первый кольцевой элемент 69 неподвижен относительно коробки 11 передач, так что коробка 11 передач вращается относительно первого кольцевого элемента во время эксплуатации. Второй кольцевой элемент 73 может свободно вращаться с коробкой 11 передач, когда катушка 71 обесточена и не может вращаться с коробкой 11 передач, когда катушка 71 возбуждается посредством взаимодействия второго кольцевого элемента с магнитным полем, создаваемым катушкой. Катушка 71 возбуждается электрическим входным сигналом, который избирательно передается на катушку 71 через электрический соединитель 77. Соединитель имеет связь с контроллером (не показан), например электронным устройством управления транспортным средством (ECU), которое контролирует передачу электрического входного сигнала на катушку 71.

Ссылаясь на фиг.4-7, механизм 63 блокировки также включает подвижный удлиненный штырь 79, соединенный с блокирующим элементом 65 и предназначенный для зацепления уклона 75, когда катушка 71 возбуждена, для перемещения блокирующего элемента 65 по направлению к положению блокировки. Штырь 79 поддерживается коробкой 11 передач для перемещения вдоль оси, практически параллельной оси (а). Штырь 79 отклонен в сторону от замедляющего механизма 51 и соединен с блокирующим элементом 65 соединительным элементом 81. Штырь 79 проходит сквозь коробку 11 передач и выходит из нее вблизи второго кольцевого элемента 73 и включает концевой участок 83, расположенный перпендикулярно относительно участка штыря 79, поддерживаемого внутри коробки 11 передач. Концевой участок 83 зацепляет уклон 75, когда катушка 71 возбуждена и вращение второго кольцевого элемента 73 остановлено. Когда концевой участок 83 перемещается вверх по уклону 75 во время зацепления, штырь 79 вытягивается из коробки 11 передач (справа на фиг.5) и блокирующий элемент 65 перемещается по направлению к положению блокировки. Когда блокирующий элемент 65 находится в состоянии блокировки и штырь 79 полностью выдвинут (фиг.5 и 7), второй кольцевой элемент 73 вынужден вращаться с коробкой 11 передач и штырем 79 против противовращательной магнитной силы, создаваемой катушкой 71. Уклон 75 включает первый и второй участки 85а и 85b уклона, какой-либо из которых зацепляется концевым участком 83 штыря 79 в зависимости от направления вращения коробки 11 передач.

Штырь 79 и блокирующий элемент 65 форсируются по направлению к нормальному состоянию пружиной 87 сжатия, расположенной между оконной поверхностью, образуемой коробкой 11 передач, и фланцем 89 на штыре 79. Когда концевой участок 83 отходит от коробки 11 передач из-за зацепления с уклоном 75, пружина 87 сжимается. Когда катушка 71 не возбуждается и вращение второго кольцевого элемента 73 не останавливается, пружина 87 форсирует штырь 79 и блокирующий элемент 65 по направлению к нормальному состоянию по мере перемещения концевого участка 83 вниз по уклону 75.

На фиг.8-13 показан другой вариант выполнения настоящего изобретения. В иллюстрируемом варианте выполнения настоящего изобретения механизм блокировки 90 содержит вал из двух частей - первого участка 91 вала и второго участка 93 вала, на котором поддерживается механизм 53 центробежного грузика для вращения вместе с ним. Первый и второй участки 91, 93 вала могут вращаться вокруг оси (а), ориентированной практически параллельно оси вращения (А), со скоростью, в основном, отражающей степень дифференцирующего воздействия. Первый участок 91 вала включает участок 55 внешнего зацепления, который зацепляется с внешними зубьями 49 кулачкового элемента 43. Первый конец 95 первого участка 91 вала поддерживается коробкой 11 передач традиционным образом, а второй конец 97 первого участка 91 вала поддерживается вторым участком 93 вала. Первая пружина 99 сжатия расположена между первым и вторым участками 91, 93 для форсирования перемещения первого участка 91 вала от второго участка 93 вала.

Первый участок 91 вала включает блокирующий элемент 101, приспособленный для приема в приемнике 103 на втором участке 93 вала. Блокирующий элемент 101 содержит выступ практически многоугольной формы (если смотреть на сечение), который при правильной ориентации сопрягается с приемником 103 соответствующей формы. В нормальном положении блокирующий элемент принимается в приемнике 103, блокируя первый и второй участки 91, 93 вала вместе для общего вращения и позволяя упорной поверхности 57 перемещаться из втянутого положения в выдвинутое положение. В состоянии блокировки (фиг.9-11) блокирующий элемент 101 не помещается в приемник 103, что позволяет первому участку 91 вала свободно вращаться относительно второго участка 93 вала и предотвращает перемещение упорной поверхности 57 из втянутого положения в выдвинутое положение. Конфигурация блокирующего элемента 101 и приемника 103, иллюстрированная на фиг.9-12, показана только для примера. Следует учесть, что могут быть использованы различные конфигурации блокирующего элемента и приемника, включая, например, те конфигурации, где блокирующий элемент содержит выступ различной многоугольной формы (например, шестиугольник, восьмиугольник и т.д.) или шлицы, и те конфигурации, где блокирующий элемент 101 расположен на втором участке вала для приема в приемнике на первом участке вала.

Механизм блокировки 90 (см. фиг.8-13) также включает электрический соленоид 105, прикрепленный ко второму участку 93 вала и поддерживаемый на коробке 11 передач для вращения вместе с ней. Соленоид 105 может избирательно эксплуатироваться в ответ на электрический входной сигнал для перемещения второго участка 93 вала аксиально между положением, в котором блокирующий элемент 101 находится в нормальном состоянии (т.е., принятом в приемнике 103), и положением, в котором блокирующий элемент 101 находится в состоянии блокировки (т.е., извлеченном из приемника 103). Для передачи электрического входного сигнала от удаленного источника (например, транспортного средства ECU) на соленоид 105 может быть использован механизм 107 электрического токособирательного кольца. Механизм 107 токособирательного кольца включает первый кольцевой элемент 109, который неподвижен относительно коробки 11 передач, и второй кольцевой элемент 111, который может свободно вращаться с коробкой 11 передач и соленоидом 105. Второй кольцевой элемент 111 электрически соединен с соленоидом 105 одним или более проводов 113 и контактирует с первым кольцевым элементом 109 во время вращения, что позволяет электрическому входному сигналу проходить от первого кольцевого элемента 109 через второй кольцевой элемент 111 на соленоид 105.

Второй участок 93 вала форсируется по направлению к первому участку 91 вала второй пружиной 115 сжатия, расположенной между соленоидом 105 и фланцем 117 на втором участке 93 вала. Когда соленоид 105 отодвигает второй участок 93 вала от первого участка 91 вала и блокирующий элемент 101 находится в состоянии блокировки, пружина 115 сжимается. Когда соленоид обесточен, пружина 115 воздействует на второй участок 93 вала по направлению к первому участку 91 вала, возвращая блокирующий элемент 101 в нормальное состояние. Сила сжатия пружины, создаваемая второй пружиной 115 сжатия, больше, чем сила сжатия пружины, создаваемая первой пружиной 99 сжатия для обеспечения возврата в нормальное состояние.

На фиг.14-20 показан еще один вариант выполнения настоящего изобретения. В иллюстрируемом варианте выполнения настоящего изобретения стопорные поверхности 61 образуют участок стопорного элемента 119, который может перемещаться (например, вращаться) вокруг оси 121, закрепленной для вращения с коробкой 11 передач. Стопорный элемент 119 включает относительно тяжелое тело 123, на которое действует центробежная сила во время вращения коробки 11 передач для вращения стопорного элемента 119 вокруг оси 121 по направлению к положению разблокировки, показанному на фиг.19. Пружина 125, например торсионная пружина, обернута вокруг оси 121 и смещает стопорный элемент 119 по направлению к положению блокировки, показанному на фиг.17. В одном варианте выполнения настоящего изобретения один конец пружины 125 зацепляет цилиндрический элемент 126 на валу 67, поддерживающем механизм 53 центробежного грузика, а второй конец пружины 125 зацепляет фланец 127 (фиг.17 и 19) на стопорном элементе 119. Сила смещения, создаваемая пружиной 125 и/или массой тела 123, может иметь такую величину, что центробежная сила, требуемая для перемещения стопорного элемента 119, превышает приложенную силу сжатия пружины, когда коробка 11 передач вращается со скоростью выше заданной. При применении это позволяет дифференциальному механизму блокироваться при относительно низких скоростях транспортного средства, когда происходит дифференциация, но препятствует блокировке дифференциального механизма при относительно высоких скоростях транспортного средства, когда блокировка дифференциала нежелательна.

Механизм блокировки 129 связан со стопорным элементом 119 и включает блокирующий элемент 131, помещаемый в ответ на входной сигнал в нормальное состояние и состояние блокировки. В нормальном состоянии блокирующий элемент 131 позволяет стопорному элементу 119 свободно перемещаться между положением блокировки (фиг.17) и положением разблокировки (фиг.19). Однако в состоянии блокировки блокирующий элемент 131 препятствует перемещению стопорного элемента 119 в состояние блокировки даже при относительно низких скоростях транспортного средства.

В варианте выполнения настоящего изобретения блокирующий элемент 131 включает участок 133 вала, который проходит практически параллельно оси 121. Конец 135 (фиг.18 и 20) участка 133 вала, прилегающий к стопорному элементу 119, слегка отклонен от остальной части участка 133 вала, так что тело 123 может свободно двигаться вокруг оси 121, когда блокирующий элемент 131 перемещается в нормальное состояние (фиг.18), и зацепляет участок 133 вала, когда блокирующий элемент 131 перемещается в состояние блокировки (фиг.20) для предотвращения перемещения стопорного элемента 119 по направлению к положению блокировки (фиг.19).

Ссылаясь на фиг.14-20, механизм блокировки 129 также включает электрический соленоид 137, прикрепленный к участку 133 вала и поддерживаемый на коробке 11 передач для вращения вместе с ней. Соленоид 137 может избирательно эксплуатироваться в ответ на электрический входной сигнал для перемещения участка 133 вала аксиально. Для передачи электрического входного сигнала от удаленного источника (например, транспортного средства) на соленоид 137 может быть использован механизм 139 электрического токособирательного кольца. Механизм 139 токособирательного кольца включает первый кольцевой элемент 141, который неподвижен относительно коробки 11 передач, и второй кольцевой элемент 143, который может свободно вращаться с коробкой 11 передач и соленоидом 137. Второй кольцевой элемент 143 может быть электрически соединен с соленоидом 137 одним или более проводов 145 и контактирует с первым кольцевым элементом 141 во время вращения, что позволяет электрическому входному сигналу проходить от первого кольцевого элемента 141 через второй кольцевой элемент 143 на соленоид 137.

Настоящее изобретение подробно рассмотрено в предшествующем описании и предполагается, что различные изменения и модификации изобретения очевидны для специалистов в данной области техники при рассмотрении описания настоящего изобретения. Следует учесть, что все изменения и модификации включены в изобретение в пределах объема нижеследующей формулы изобретения.

Изобретение относится к дифференциальным механизмам с системами блокировки. Усовершенствованный дифференциальный механизм содержит механизм блокировки, соединенный с механизмом (53) центробежного грузика или стопорным элементом, который взаимодействует с механизмом (53) центробежного грузика, для замедления дифференцирующего воздействия в дифференциальном механизме. Достигается усовершенствование конструкции. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Дифференциальный механизм, содержащий коробку (11) передач, образующую камеру (13) передач, причем в камере (13) передач расположен набор дифференциальных передач, и включающую, по меньшей мере, одну первичную шестерню (15) и пару вторичных шестерен (23, 25), образующих ось вращения (А); блокирующую муфту (35), предназначенную для замедления дифференцирующего воздействия, и устройство для приведения в действие блокирующей муфты (35); причем указанная блокирующая муфта выполнена с возможностью введения в зацепленное положение для замедления относительного вращения между коробкой (11) передач и вторичными шестернями (23, 25), а также с возможностью введения в расцепленное состояние; указанное устройство для приведения в действие включает кулачковый механизм (41), предназначенный для введения в зацепленное состояние блокирующей муфты (35), и замедляющий механизм (51), предназначенный для зацепления кулачкового механизма (41) и замедления вращения одного элемента кулачкового механизма (41), причем замедляющий механизм (51) содержит механизм (53) центробежного грузика, выполненный с возможностью вращения вокруг оси (а), ориентированной практически параллельно оси вращения (А), со скоростью, в основном, отражающей степень указанного дифференцирующего воздействия, и образующий упорную поверхность (57), выполненную с возможностью перемещения из втянутого положения в выдвинутое положение в ответ на дифференцирующее воздействие заданной степени; причем указанное устройство для приведения в действие дополнительно включает стопорную поверхность (61), расположенную так, чтобы зацеплять указанную упорную поверхность (57), когда указанная упорная поверхность находится в указанном выдвинутом положении, отличающийся тем, что содержит механизм блокировки (63, 90), выполненный с возможностью соединения с механизмом (53) центробежного грузика и включающий блокирующий элемент (65, 101), выполненный с возможностью перемещения в нормальное положение и положение блокировки в ответ на входной сигнал, причем при нормальном положении блокирующего элемента (65, 101) упорная поверхность (57) перемещается из указанного втянутого положения в указанное выдвинутое положение; а в положении блокировки блокирующий элемент (65, 101) предотвращает перемещение упорной поверхности (57) из указанного втянутого положения в указанное выдвинутое положение.

2. Дифференциальный механизм по п.1, отличающийся тем, что механизм (53) центробежного грузика включает элемент (56) центробежного грузика, образующий упорную поверхность (57), причем указанный элемент центробежного грузика образует шарнирный участок (59), образующий ось поворота, параллельную и отделенную от оси (а) механизма (53) центробежного грузика, причем указанная упорная поверхность расположена практически противоположно указанной оси поворота.

3. Дифференциальный механизм по п.1, отличающийся тем, что блокирующий элемент (65) выполнен, в основном, цилиндрической формы, причем в указанном нормальном положении цилиндрический блокирующий элемент (65) расположен аксиально вблизи механизма (53) центробежного грузика, а в положении блокировки цилиндрический блокирующий элемент, по меньшей мере, частично окружает механизм (53) центробежного грузика.

4. Дифференциальный механизм по п.1, отличающийся тем, что механизм (63) блокировки содержит первый кольцевой элемент (69) с электромагнитной катушкой (71), второй кольцевой элемент (73) с известными магнитными свойствами, расположенный вокруг первого кольцевого элемента (69) и включающий уклон (75), и подвижный штырь (79), соединенный с блокирующим элементом (65) и предназначенный для зацепления уклона (75), когда катушка (71) возбуждается для перемещения блокирующего элемента (65) по направлению к указанному состоянию блокировки.

5. Дифференциальный механизм по п.4, отличающийся тем, что первый кольцевой элемент (69) неподвижен относительно коробки (11) передач, причем коробка (11) передач выполнена с возможностью вращения относительно первого кольцевого элемента (69).

6. Дифференциальный механизм по п.4, отличающийся тем, что второй кольцевой элемент (73) выполнен с возможностью свободного вращения с коробкой (11) передач, когда катушка (71) обесточена, и зафиксирован с коробкой (11) передач, когда катушка (71) возбуждена.

7. Дифференциальный механизм по п.4, отличающийся тем, что катушка (71) возбуждается указанным входным сигналом.

8. Дифференциальный механизм по п.4, отличающийся тем, что штырь (79) поддерживается коробкой (11) передач для перемещения вдоль оси, в основном, параллельной оси (а).

9. Дифференциальный механизм по п.4, отличающийся тем, что штырь (79) отклонен в сторону от механизма (53) центробежного грузика и соединен с блокирующим элементом (65) соединительным элементом (81).

10. Дифференциальный механизм по п.4, отличающийся тем, что штырь (79) проходит сквозь коробку (11) передач и выходит из нее вблизи второго кольцевого элемента (73), причем штырь (79) имеет концевой участок (83), расположенный перпендикулярно относительно участка штыря (79), поддерживаемого внутри коробки (11) передач, и концевой участок (83) зацепляет указанный уклон (75), когда указанная катушка (71) возбуждается, при этом вращение указанного второго кольцевого элемента (73) прекращается.

11. Дифференциальный механизм по п.4, отличающийся тем, что уклон (75) включает первый и второй наклонные участки (85а) и (85b), один из которых зацепляется штырем (79) в зависимости от направления вращения коробки (11) передач и штыря (79).

12. Дифференциальный механизм по п.4, отличающийся тем, что штырь (79) и блокирующий элемент перемещаются по направлению к нормальному положению посредством пружины (87).

13. Дифференциальный механизм по п.1, отличающийся тем, что механизм (90) блокировки содержит вал из двух частей, имеющий первый участок (91) вала и второй участок (93) вала, на котором поддерживается механизм (53) центробежного грузика для вращения вместе с ним, при этом первый конец (95) первого участка (91) вала поддерживается коробкой (11) передач, а второй конец (97) первого участка (91) вала поддерживается вторым участком (93) вала, причем первый участок (91) вала или второй участок (93) вала включает блокирующий элемент (101), предназначенный для приема в приемнике (103) другого из первого участка (91) вала и второго участка (93) вала.

14. Дифференциальный механизм по п.13, отличающийся тем, что блокирующий элемент (101) содержит выступ, который сопрягается с приемником (103) соответствующей формы, при этом в нормальном положении блокирующий элемент (101) располагается в приемнике (103), блокируя первый и второй участки вала вместе для согласованного вращения, при этом упорная поверхность (57) перемещается из втянутого состояния в выдвинутое состояние, причем в указанном состоянии блокировки блокирующий элемент (101) извлечен из указанного приемника (103), при этом первый участок (91) вала выполнен с возможностью свободного вращения относительно второго участка (93) вала, а перемещение упорной поверхности (57) из указанного втянутого состояния в указанное выдвинутое состояние остановлено.

15. Дифференциальный механизм по п.13, отличающийся тем, что механизм (90) блокировки содержит пружину (99) сжатия, расположенную между первым и вторым участками (91) и (93) вала для перемещения первого участка (91) вала от второго участка (93) вала.

16. Дифференциальный механизм по п.13, отличающийся тем, что механизм блокировки дополнительно содержит электрический соленоид (105), соединенный со вторым участком (93) вала и поддерживаемый на коробке (11) передач для вращения вместе с ней, и пружину (115) сжатия, которая форсирует второй участок (93) вала по направлению к первому участку (91) вала, при этом когда соленоид (105) перемещает второй участок (93) вала от первого участка (91) вала и блокирующий элемент находится в указанном состоянии блокировки, указанная пружина (115) сжимается, а когда соленоид (105) обесточен, пружина (115) форсирует второй участок (93) вала по направлению к первому участку (91) вала, возвращая указанный блокирующий элемент в указанное нормальное положение.

17. Дифференциальный механизм, содержащий коробку (11) передач, образующую камеру (13) передач, причем в камере (13) передач расположен набор дифференциальных передач, и включающую, по меньшей мере, одну первичную шестерню (15) и пару вторичных шестерен (23, 25), образующих ось вращения (А); блокирующую муфту (35), предназначенную для замедления дифференцирующего воздействия, и устройство для приведения в действие блокирующей муфты (35); причем указанная блокирующая муфта выполнена с возможностью введения в зацепленное положение для замедления относительного вращения между коробкой (11) передач и вторичными шестернями (23, 25), а также с возможностью введения в расцепленное состояние; указанное устройство для приведения в действие включает кулачковый механизм (41), предназначенный для введения в зацепленное состояние блокирующей муфты (35), и замедляющий механизм (51), предназначенный для зацепления кулачкового механизма (41) и замедления вращения одного элемента кулачкового механизма (41), причем замедляющий механизм (51) содержит механизм (53) центробежного грузика, выполненный с возможностью вращения вокруг оси (а), ориентированной практически параллельно оси вращения (А), со скоростью, в основном, отражающей степень указанного дифференцирующего воздействия, и образующий упорную поверхность (57), выполненную с возможностью перемещения из втянутого положения в выдвинутое положение в ответ на дифференцирующее воздействие заданной степени; причем указанное устройство для приведения в действие дополнительно включает стопорную поверхность (61), расположенную так, чтобы зацеплять указанную упорную поверхность (57), когда указанная упорная поверхность находится в указанном выдвинутом положении; отличающийся тем, что стопорная поверхность (61) образует участок стопорного элемента (119), выполненного с возможностью перемещения между положением блокировки, в котором стопорная поверхность (61) зацепляется с упорной поверхностью (57), и положением разблокировки, в котором упорная поверхность (57) расцепляется со стопорной поверхностью (61); при этом механизм (129) блокировки соединен со стопорным элементом (119) и включает блокирующий элемент (131), выполненный с возможностью перемещения в нормальное положение и положение блокировки в ответ на входной сигнал, причем в нормальном положении блокирующего элемента (131) стопорный элемент (119) свободно перемещается между положением блокировки и положением разблокировки, а в положении блокировки блокирующий элемент (131) предотвращает перемещение стопорного элемента (119) в положение блокировки.

18. Дифференциальный механизм по п.1, отличающийся тем, что механизм (53) центробежного грузика содержит элемент (56) центробежного грузика, образующий упорную поверхность (57), причем указанный элемент центробежного грузика образует шарнирный участок (59), образующий ось поворота, параллельную и отделенную от оси (а) механизма (53) центробежного грузика, причем упорная поверхность расположена практически противоположно указанной оси поворота.

19. Дифференциальный механизм по п.17, отличающийся тем, что стопорный элемент (119) содержит тело (123), поддерживаемое на оси (121) и включающее пружину (125), предназначенную для смещения стопорного элемента (119) по направлению к положению блокировки, в котором сила смещения, создаваемая указанной пружиной (125), имеет такую величину, что центробежная сила, требуемая для перемещения указанного стопорного элемента, превышает силу смещения пружины, когда коробка (11) передач вращается со скоростью выше заданной.

20. Дифференциальный механизм по п.19, отличающийся тем, что блокирующий элемент (131) включает участок (133) вала, который проходит, по существу, параллельно оси (121), причем участок (133) вала имеет конец (135), расположенный вблизи стопорного элемента (119), который отклонен от остальной части участка (133) вала, при этом тело (123) выполнено с возможностью свободного перемещения вокруг оси (121), когда блокирующий элемент (131) перемещается в нормальное положение, и зацепляет участок (133) вала, когда блокирующий элемент (131) перемещается в состояние блокировки для предотвращения перемещения стопорного элемента (119) по направлению к положению блокировки.

21. Дифференциальный механизм по п.17, отличающийся тем, что механизм (129) блокировки дополнительно содержит электрический соленоид (137), с возможностью эксплуатации связанный с блокирующим элементом (131) и поддерживаемый на коробке (11) передач для вращения вместе с ней, причем электрический соленоид (137) может избирательно эксплуатироваться в ответ на электрический входной сигнал для перемещения блокирующего элемента (131) аксиально между нормальным положением и положением блокировки.

22. Дифференциальный механизм по п.21, отличающийся тем, что механизм блокировки дополнительно содержит механизм (139) электрического токособирательного кольца, предназначенный для передачи электрического входного сигнала с удаленного источника на электрический соленоид (137), причем механизм (139) токособирательного кольца включает первый кольцевой элемент (141), который неподвижен относительно коробки (11) передач, и второй кольцевой элемент (143), который выполнен с возможностью свободного вращения с коробкой (11) передач и соленоидом (137), причем второй кольцевой элемент (143) электрически соединен с соленоидом (137) и контактирует с первым кольцевым элементом (141) во время вращения, при этом электрический входной сигнал проходит от первого кольцевого элемента (141) через второй кольцевой элемент (143) на соленоид (137).