ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТРАНСМИССИЯ С ФУНКЦИЕЙ ОЧИСТКИ Российский патент 2013 года по МПК F16H48/30 F16H57/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к трансмиссии, а более конкретно, к дифференциальной трансмиссии.

Уровень техники

Дифференциальные трансмиссии существовали уже с начала 30-х годов прошлого века и, в частности, со свойством повышенного трения, которое позволяет передачу приложенного крутящего момента от колеса, которое проскальзывает, к колесу, которое имеет сцепление с дорогой. Трансмиссии такого типа имеют стакан, который получает крутящий момент сателлита и обеспечивает приведение в действие планетарных шестерней, находящихся в сцеплении с солнечными шестернями, присоединенными к валам, соединенным с колесами на противоположных сторонах транспортного средства. Свойство повышенного трения способствует запаздыванию перемещения линейного дифференциала валов к разным колесам.

В прошлом такие передачи смазывались тем, что известно как разбрызгивающая смазывающая система. В такой системе нижняя половина устройства погружена в смазку так, чтобы перемещение шестерней продвинуло смазку в трансмиссию, чтобы обеспечить смазку. Этот специфический тип смазки, несмотря на то, что он прост, имеет недостаток в том, что в нем есть неоправданные потери из-за сопротивления перемещению шестерней через смазку. Кроме того, центробежная сила может привести к тому, что смазка будет отброшена от опорных поверхностей и приведет к потенциальному повреждению.

В попытке устранить проблемы такого типа были использованы так называемые трансмиссии с сухим поддоном картера, в которых смазка находилась под давлением и была подана к шейке вала под уплотнение и другим компонентам вращающихся частей. Расположение уплотнений ведет к тому, что смазка под давлением должна быть передана через несущие поверхности и через обычный путь просачивания к поддону, где смазка повторно подвергается воздействию давления для подачи на опорные поверхности.

Когда в такой трансмиссии использован элемент повышенного трения, он обычно выполнен в виде ряда поверхностей сцепления, поочередно соединенных с корпусом для дифференциала и с одним из выходных валов. В дифференциале, имеющем закрытую систему, камера для таких дисков образует полость для смазки. Кроме того, в полости имеют тенденцию скапливаться любая пыль, образующаяся при сцеплении и расцеплении дисков, таким образом оказывая неблагоприятное влияние на длительность срока службы трансмиссии.

Поэтому в данной области техники необходима трансмиссия вышеупомянутого типа, которая обеспечивает очистку материала в вышеупомянутой ситуации.

Раскрытие изобретения

Изобретение в одном варианте осуществления предлагает устройство для удаления загрязнений из полостей для смазки дифференциальной трансмиссии повышенного трения, имеющей уплотненную, находящуюся под давлением систему, для вращения и взаимного сцепления частей трансмиссии. Устройство представляет собой клапанный элемент, выполненный с возможностью перемещения между первым и вторым положением в ответ на управляющее воздействие трансмиссии. В трансмиссии выполнены каналы между полостями для смазки и поддоном трансмиссии. Клапанный элемент расположен в каналах и выполнен с возможностью обеспечения потока смазки из полости для смазки в поддон при перемещении клапанного элемента между первым и вторым положением.

В другом варианте осуществления изобретение предлагает дифференциальную трансмиссию, содержащую: корпус, выполненный с возможностью вращения вокруг главной оси. Первый и второй вращаемые выходные валы расположены в корпусе и выполнены с возможностью вращения вокруг главной оси и имеют прикрепленные к ним первую и вторую конические солнечные шестерни соответственно. Множество конических планетарных шестерней установлены с возможностью вращения в корпусе во взаимном сцеплении с первыми и вторыми коническими солнечными шестернями. Предусмотрено устройство для избирательного зацепления корпуса и одной из солнечных шестерен для ограничения действия дифференциала. Предусмотрена система для подачи смазки под давлением для вращения корпуса, шестерен и устройства избирательного зацепления, причем трансмиссия расположена так, чтобы герметизировать корпус, шестерни и устройство избирательного зацепления. Трансмиссия имеет канал от устройства избирательного зацепления к поддону. Клапанный элемент установлен в канале и выполнен с возможностью перемещения между первым и вторым положением в ответ на сцепление и расцепление устройства избирательного зацепления. Клапанный элемент выполнен с возможностью обеспечения потока смазки, находящейся под давлением, от устройства избирательного зацепления к поддону при перемещении клапанного элемента между первым и вторым положениями для очистки устройства избирательного зацепления от загрязнений.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид в поперченном сечении трансмиссии с дифференциалом повышенного трения, в которой используется настоящее изобретение;

Фиг.2 представляет собой увеличенный вид в частичном разрезе системы управления для настоящего изобретения; и

Фиг.3-5 представляют собой увеличенный вид в поперечном сечении узла клапана, показанного на фиг.2, на различных этапах приведения в действие.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 показана дифференциальная трансмиссия 10, обычно используемая для передачи внешнего крутящего момента сателлита (не показан) паре выходных валов 12 и 14. Трансмиссия 10 имеет основной корпус 16 и пару торцевых крышек 18 и 20, образующих часть корпуса трансмиссии 10. Дополнительные признаки трансмиссии, такие как уменьшение скорости, тормоза и т.д., не показаны для упрощения описания настоящего изобретения. Как описано ниже, трансмиссия 10 имеет закрытую систему для смазки вращающихся концевых сцепленных между собой частей, и смазка, проходящая через различные компоненты, течет под воздействием силы тяжести в поддон 22 для сбора через соответствующие фильтры через выпуск 24 к насосу (не показан), который обеспечивает смазку под давлением по смазочному каналу через впуск 26.

Стакан 38 опирается посредством подшипниковых узлов 28 и 30 соответственно. Пара валов 12 и 14 прикреплена на концах к коническим солнечным шестерням 32 и 34 соответственно. Солнечные шестерни 32 и 34 находятся во взаимном сцеплении с множеством конических планетарных шестерен 36, опирающихся для вращения на стакан 38. Стакан 38 обеспечивает установку сателлита 40, который находится в зацеплении с сателлитом (не показан) посредством соответствующих крепежных элементов 42, которые проходят через корпус 37, также соединенный со стаканом 38. Стакан 38, планетарные шестерни 36 и солнечные шестерни 32 и 34 обеспечивают дифференциальное вращение так, чтобы валы 12 и 14 могли вращаться с различными скоростями об/мин, когда транспортное средство, на котором установлена трансмиссия 10, проходит поворот.

Когда трансмиссия 10 установлена на сельскохозяйственном или промышленном внедорожном транспортном средстве, часто наступает момент, когда сила сцепления на одном или более колесах, приводимых в действие валами 12 и 14, уменьшена, что заставляет обычный дифференциал передавать все усилие на колесо, которое крутится с большей скоростью. Чтобы это минимизировать, используется дифференциал с повышенным трением.

Дифференциал с повышенным трением изображен подробно на фиг.2, на котором ряд дисков 46 и 48 перемежаются между собой и соответственно прикреплены к стакану 38 и одной из солнечных шестерен 32. Диски 46 и 48 обычно удержаны в положении, в котором они скользят относительно друг друга, кроме тех случаев, когда эксплуатационная ситуация требует, чтобы было вызвано условие повышенного трения. Металлическая диафрагма 50 смещена к ряду дисков 46 и 48, чтобы заставить их уменьшать относительное вращение между стаканом 38 и солнечной шестерней 32, чтобы таким образом минимизировать действие дифференциала. Кольцевая диафрагма 50 может быть приведена в действие любым из ряда средств, но, как здесь показано, она приведена в действие давлением в камере 52 для поджатия диафрагмы 50 вправо, как показано на фиг.2 для сцепления дисков 46 и 48. Как отмечено выше, трансмиссия 10 имеет закрытый тип, в котором давление к подшипникам 28 и 30, шестерням 32, 34 и 36 и дискам 46 и 48 подается через впуск 26 для обеспечения постоянного появления и смазки для вращения и уменьшения температуры шестерен, находящихся в зацеплении, и трения, вызванного работой под нагрузкой. В то время как подшипники 28 и 30 и другие элементы трансмиссии 10 омываются потоком смазки, текущей к поддону 22, диски 46 и 48 находятся в полости 54, в которой нет никакого обычного потока смазки, особенно в ее внешней периферии.

В соответствии с настоящим изобретением система для очистки камеры 54 от смазочной текучей среды обозначена в общем ссылочной позицией 56. Система, обозначенная позицией 56, показана подробно на фиг.3, 4 и 5. Система 56 содержит радиальный выходной канал 58 в корпусе 37, соединенный с кольцевым углублением 60 и кольцевым каналом 62 к внешней периферии камеры 54. Золотниковый клапан 64 выполнен с возможностью перемещения в канале 65, который пересекает кольцевое углубление 60 и кольцевой канал 62. Золотниковый клапан 64 удержан в канале 65 соответствующим винтом 66 с головкой, ввинченным в корпус 37 и уплотненным посредством уплотнительного кольца 68. Золотниковый клапан 64 имеет внутреннюю полость 70, вмещающую пружину 72, которая прижимает клапанный узел к винту 66 с головкой. Соответствующий удерживающий элемент 74 расположен в канале 65 для обеспечения опоры для пружины 72. Клапанный элемент 64 имеет отверстие 76, расположенное так, чтобы, когда клапан находится в положении между показанным на фиг.3 и на фиг.5, отверстие 76 совпадало с углублением 60 и позволяло смазке под давлением протекать из канала 62 через внутреннюю часть 70 клапана 64 через углубления 60 и наружу по радиальному каналу 58. Это положение подробно показано на фиг.4, показывая образование пути протекания смазки наружу.

Клапанный элемент 64 перемещен к положению, обеспечивающему очистку смазки под давлением посредством воздействия давления на концевую часть 78 золотникового клапана 64. Это давление передано на концевую часть 78 золотникового клапана 64 посредством канала 80, соединенного с камерой 52, обеспечивающей приведение в действие дисков 46 и 48 для уменьшения до минимума относительного трения. Хотя это показано как наличие гидравлического давления, чтобы привести в действие пакет дисков и таким образом переместить клапан, чтобы обеспечить течение смазки под давлением. Для специалистов в данной области техники должно быть очевидно, что с таким же результатом могут быть использованы другие виды устройств приведения в действие.

При работе трансмиссия 10 работает как чистая дифференциальная трансмиссия, когда диски 46 и 48 сцепления скользят относительно друг друга, и клапанный элемент находится в положении, показанном на фиг.3. Через соответствующие управляющие механизмы на камеру 52 воздействует давление, чтобы переместить кольцевую диафрагму 52, сцепить диски 46 и 48 и увеличить трение дифференциала. Когда это происходит, давление в канале 80 приложено вдоль края поверхности 78, прижимая клапанный элемент 64 к положению, показанному на фиг.5. В процессе перехода от положения на фиг.3 в положение на фиг.5 клапанный элемент 64 приводит к тому, что отверстие 76 выравнено с углублением 60, таким образом позволяя потоку текучей среды под давлением проходить радиально наружу через канал 58 и затем в поддон 22. Это позволяет любой накопленной пыли, уловленной наружными радиальными периферийными участками камеры 54, быть очищенной и соответственно фильтрованной, чтобы удалить загрязнения. Поскольку клапан выровнен с каналом только в промежуточном положении, потери давления из-за этого действия весьма уменьшены так, что в трансмиссии всегда поддерживается соответствующее давление для смазывания и охлаждения. Кроме того, так как канал для загрязнений находится на элементе 37, который вращается, центробежная сила способствует их удалению из камеры 54.

После описания предпочтительного варианта осуществления становится очевидным, что могут быть сделаны различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.

Изобретение относится к дифференциальной трансмиссии повышенного трения транспортного средства. В дифференциальной трансмиссии смазка под давлением подается на вращающиеся шестерни и ряд дисков сцепления с повышенным трением. Диски сцепления сцеплены посредством текучей среды под давлением. Клапанный узел, имеющий золотниковый клапан, реагирует на давление сцепления для обеспечения выпуска части текучей среды под давлением от дисков сцепления в поддон картера и трансмиссию для удаления загрязнений, накопленных в дисках сцепления. Золотниковый клапан расположен так, чтобы текучая среда проходила только во время промежуточного перемещения клапана для уменьшения до минимума любого падения давления от смазочной текучей среды в трансмиссии и сцеплениях с повышенным трением. Достигается повышение надежности устройства. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для удаления загрязнений из полостей для смазки дифференциальной трансмиссии повышенного трения, имеющей уплотненную находящуюся под давлением систему для вращения и взаимного сцепления частей трансмиссии, причем устройство содержит:
клапанный элемент, выполненный с возможностью перемещения между первым и вторым положениями в ответ на управляющее воздействие трансмиссии;
каналы, выполненные в трансмиссии между полостями для смазки и поддоном трансмиссии, при этом клапанный элемент расположен в каналах и выполнен с возможностью обеспечения потока из полости для смазки в поддон при перемещении клапанного элемента между первым и вторым положениями.

2. Устройство по п.1, в котором взаимно сцепляемые части находятся в полости для смазки.

3. Устройство по п.2, в котором взаимно сцепляемые части придают дифференциальной трансмиссии свойство повышенного трения.

4. Устройство по п.3, в котором клапанный элемент представляет собой золотниковый клапан, и канал соединен через клапан между первым и вторым положениями.

5. Устройство по п.4, в котором клапанный элемент подпружинен к положению, где канал не соединен с поддоном.

6. Устройство по п.5, в котором взаимно сцепляемые части выполнены с возможностью приведения в действие посредством давления для сцепления, причем давление действует противоположно действию пружины.

7. Устройство по п.1, в котором каналы и клапан расположены на вращающейся части в трансмиссии, тем самым увеличивая очистку смазки посредством центробежной силы.

8. Устройство по п.7, в котором вращающаяся часть представляет собой корпус трансмиссии.

9. Устройство по п.8, в котором взаимно сцепляемые части представляют собой ряд смежных сцеплений, погруженных в смазку.

10. Устройство по п.9, в котором взаимно сцепляемые сцепления выполнены с возможностью приведения в действие посредством давления текучей среды для сцепления.

11. Дифференциальная трансмиссия, содержащая:
корпус, выполненный с возможностью вращения вокруг главной оси;
первый и второй вращаемые выходные валы, размещенные в корпусе, выполненные с возможностью вращения вокруг главной оси и имеющие прикрепленные к ним первую и вторую конические солнечные шестерни соответственно;
множество конических планетарных шестерней, установленных с возможностью вращения в корпусе во взаимном сцеплении с первыми и вторыми коническими солнечными шестернями;
устройство, выполненное с возможностью избирательного зацепления между корпусом и одной из солнечных шестерней для ограничения действия дифференциала;
систему для подачи смазки под давлением для вращения корпуса, шестерней и устройства избирательного зацепления, причем трансмиссия расположена так, чтобы уплотнять корпус, шестерни и устройство избирательного зацепления;
при этом трансмиссия имеет поддон для размещения смазки из корпуса и шестерней, и канал от устройства избирательного зацепления к поддону; и
клапанный элемент, установленный в канале и выполненный с возможностью перемещения между первым и вторым положениями в ответ на сцепление и расцепление устройства избирательного зацепления, причем клапанный элемент выполнен с возможностью обеспечения потока смазки, находящейся под давлением, от устройства избирательного зацепления и поддона при перемещении клапанного элемента между первым и вторым положениями для очистки устройства избирательного зацепления от загрязнений.

12. Трансмиссия по п.11, в которой клапанный элемент представляет собой золотниковый клапан, выполненный с возможностью перемещения между первым и вторым положениями.

13. Трансмиссия по п.12, в которой золотниковый клапан упруго поджат в одно из двух положений.

14. Трансмиссия по п.11, в которой устройство избирательного зацепления выполнено с возможностью приведения в действие посредством давления, причем золотниковый клапан поджат в одно из положений посредством пружины, при этом давление действует на золотниковый клапан против действия пружины.

15. Трансмиссия по п.11, в которой канал и клапан расположены в корпусе, посредством чего центробежные силы способствуют очистке смазки из устройства избирательного зацепления.

16. Трансмиссия по п.15, в которой устройство избирательного зацепления содержит множество сцеплений, избирательно соединенных с корпусом и с одним из выходных валов, причем сцепления омываются смазкой под давлением.

17. Трансмиссия по п.16, в которой сцепления выполнены с возможностью приведения в действие посредством давления текучей среды для зацепления, а золотниковый клапан выполнен с возможностью реагирования на давление активации.

18. Трансмиссия по п.17, в которой клапанный элемент полый и имеет отверстие, соединяющее канал от сцеплений с поддоном, когда клапан находится в положении между первым и вторым положениями.

19. Трансмиссия по п.18, в которой клапанный элемент подпружинен в одном из положений и выполнен с возможностью реагирования на давление для перемещения в другое из положений.