БЛОКИРУЕМЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ С ЭЛЕКТРОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, СОДЕРЖАЩИЙ НЕПОВОРОТНЫЙ СТАТОР И ЯКОРЬ Российский патент 2017 года по МПК F16H48/34 F16H48/08 F16H48/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится, в целом, к блокируемым дифференциалам с электронным управлением, в частности к блокируемому дифференциалу с электронным управлением, у которого имеется неповоротный статор и якорь для функционирования дифференциала.

Уровень техники

В автомобилях известный блокируемый дифференциал с электронным управлением может включаться электронно и сконструирован для транспортных средств с передним приводом (FWD), с задним приводом (RWD), с полным приводом (AWD) и с приводом на четыре колеса (4WD), чтобы можно было по желанию заблокировать или разблокировать дифференциал. Водитель может заблокировать передние и/или задние колеса, задействуя вручную переключатель или кнопку, установленную на панели или консоли транспортного средства. В устройствах управления крутящим моментом такого типа якорь может вращаться или поворачиваться дифференциалом, и при этом якорь не присоединен механически к стопорной пластине, расположенной в дифференциале.

Хотя блокируемые дифференциалы этого типа, в общем, выполняют то, для чего они предназначены, остаются некоторые недостатки. Более конкретно, эти устройства ограничивают способность электронно распознавать заблокированное состояние дифференциала. Кроме того, добавление датчика к вращающемуся якорю должно привести к увеличению стоимости, потому что датчик является бесконтактным. Также, если к поворотному якорю добавить датчик, то возникает проблема, связанная с износом и сроком службы.

Таким образом, в области техники остается потребность в блокируемом дифференциале с электронным управлением, который может блокировать правую и левую оси независимо от вращения привода на колеса и позволяет им оставаться заблокированными независимо от направления транспортного средства. В частности, в этой области техники существует потребность в блокируемом дифференциале, включающем в себя эти признаки.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение включает в себя блокируемый дифференциал с электронным управлением для автомобиля, включающий в себя корпус дифференциала, пару полуосевых шестерен, расположенных в корпусе дифференциала и функционально приспособленных для того, чтобы поворачиваться вместе с соответствующей парой полуосевых шестерен, и стопорную пластину, расположенную в корпусе дифференциала и функционально связанную с одной из полуосевых шестерен, способную при этом перемещаться вдоль оси относительно одной из полуосевых шестерен. Блокируемый дифференциал с электронным управлением также включает в себя возвратную пружину, расположенную в корпусе дифференциала и взаимодействующую со стопорной пластиной, чтобы смещать стопорную пластину вдоль оси от одной из полуосевых шестерен, и электронный привод, взаимодействующий со стопорной пластиной, причем у электронного привода имеется неповоротный статор, расположенный вокруг части корпуса дифференциала, катушка индуктивности, связанная со статором, и неповоротный якорь, соединенный со стопорной пластиной и способный перемещаться вдоль оси относительно статора. Когда на катушку индуктивности подают постоянный ток (DC), в статоре вырабатывается магнитная энергия, создавая силу притяжения между якорем и статором, передавая усилие на стопорную пластину, заставляя ее сжимать возвратную пружину и сцепляться с полуосевой шестерней, блокируя ее относительно корпуса дифференциала и, таким образом, блокируя пару полуосей.

В одном аспекте настоящего изобретения новый неповоротный электронный привод позволяет легко определить блокировку путем перемещения контактного кольца от катушки индуктивности, позволяя статору и якорю оставаться неподвижными относительно вращения дифференциала. Если не допускать вращение якоря, то можно устранить паразитные потери при заблокированном дифференциале, потому что устранено сопротивление трения между якорем и статором. Электронный привод согласно настоящему изобретению также вырабатывает меньше теплоты в дифференциале из-за меньшего трения. Так как якорь механически соединен со стопорной пластиной, электронный привод согласно настоящему изобретению может определить или обнаружить, когда дифференциал заблокирован или разблокирован, исходя из осевого положения якоря. Так как якорь не вращается, то электронному приводу согласно настоящему изобретению не присущи проблемы, связанные с биением или изменением зазора при вращении при использовании контактных датчиков, и не возникает проблем с механическим или электронным устройством контактного кольца при использовании контактных датчиков.

Краткое описание чертежей

Другие аспекты настоящего изобретения будут совершенно понятны, так как эти аспекты легче понять после прочтения последующего описания в сочетании с сопровождающими чертежами.

На фиг. 1 показан частичный местный вид в перспективе блокируемого дифференциала с электронным управлением согласно настоящему изобретению; и

на фиг. 2 - вид с пространственным разделением деталей блокируемого дифференциала с электронным управлением согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Один пример блокируемого дифференциала с электронным управлением рассматриваемого в настоящем изобретении типа, в целом, обозначен ссылочной позицией 10 на фиг. 1 и 2. Как показано на фиг. 1 и 2, дифференциал 10 включает в себя корпус дифференциала, обозначенный позицией 12, и торцевую крышку (не показана), которая может быть прикреплена к корпусу 12 дифференциала с помощью любого подходящего крепежа, например с помощью нескольких болтов (не показаны). Корпус 12 дифференциала и торцевая крышка взаимодействуют друг с другом, ограничивая камеру для шестерней, в целом, обозначенную позицией 14. Крутящий момент обычно подают на дифференциал 10 посредством первичной венцовой шестерни (не показана), которая может быть присоединена к фланцу 16. Комплект шестерен удерживают в камере 14, причем в нем имеется, по меньшей мере, пара сателлитов 18. Сателлиты 18 устанавливают с возможностью вращения вокруг оси 20 стеллитов, которая закреплена относительно корпуса 12 дифференциала посредством любого подходящего механизма. Сателлиты 18 являются первичными шестернями комплекта шестерен и находятся в зацеплении с соответствующей парой, состоящей из левой и правой полуосевых шестерней, в целом, обозначенных позициями 22, 24. Полуосевые шестерни 22, 24 определяют соответствующие наборы внутренних прямых шлицов 26 (показан только один для шестерни 22), которые приспособлены для того, чтобы находиться в шлицевом соединении с соответствующими внешними шлицами на соответствующей паре полуосей - левой и правой (не показаны). Корпус 12 дифференциала ограничивает кольцеобразные участки 28, 30 ступиц, на которые может быть установлена соответствующая пара подшипников (не показаны), используемых для того, чтобы обеспечить вращательную опору для вращающегося дифференциала 10 относительно внешнего корпуса или чашки (не показан).

Механизм предотвращения вращения, в целом, обозначенный позицией 32, содержит в целом кольцеобразный элемент или стопорную пластину 34 и расположен полностью внутри корпуса 12 дифференциала и функционально связан с полуосевой шестерней 22 (первой вторичной шестерней). Стопорная пластина 34 расположена на расстоянии от полуосевой шестерни 22 и может скользить вдоль внешней поверхности полуосевой шестерни 22. Электронный привод, в целом, обозначенный позицией 36, преимущественно расположен снаружи корпуса 12 дифференциала. Более конкретно, электронный привод 36 расположен на конце и вокруг корпуса 12 дифференциала, рядом с полуосевой шестерней 22 (первой вторичной шестерней). У электронного привода 36 имеется статор 38, преимущественно расположенный снаружи корпуса 12 дифференциала. Более конкретно, статор 38 расположен на конце и вокруг корпуса 12 дифференциала, рядом с фланцем 16. Статор 38 неподвижен и не поворачивается относительно корпуса 12 дифференциала. Электронный привод 36 также содержит катушку индуктивности, в целом, обозначенную позицией 40, которая расположена в полости 42 статора 38. Питание к катушке 40 индуктивности подают через пару электрических проводов 44, причем подают постоянный ток (DC) от источника (не показан). Электронный привод 36 также содержит якорь, в целом, обозначенный позицией 46, расположенный на расстоянии от катушки 40 индуктивности так, чтобы между ними получился зазор 48. Якорь 46 представляет собой в целом круглую пластину и содержит внешний фланец 50, выступающий вдоль оси, и внутренний фланец 52, проходящий вдоль оси и радиально отделенный от внешнего фланца 50. Якорь 46 механически соединен со стопорной пластиной 34 посредством контактного кольца 54. Во внутреннем фланце 52 имеется несколько вырезов 56, расположенных по его периметру на расстоянии друг от друга. Вырезы 56, выполненные радиально в якоре 46, фокусируют магнитную энергию и максимизируют потенциал силового поля в этих областях. У якоря 46 также имеется радиально выступающий целевой фланец 58, проходящий наружу от внешнего фланца 50. Якорь 46 является неповоротным, но может перемещаться вдоль оси относительно статора 38. Привод 36 включает в себя датчик 60, присоединенный к фланцу 16 корпуса 12 дифференциала и расположенный напротив целевого фланца 58 якоря 46, чтобы определять, когда дифференциал 10 заблокирован или разблокирован, исходя из осевого положения якоря 46. Датчик 60 представляет собой контактный датчик. Стопорную пластину 34 смещают в отключенное, "разблокированное", положение посредством возвратной пружины 62, например волнистой пружины. Следует отметить, что можно применять датчики других типов, как, например, бесконтактные датчики, например датчики на эффекте Холла или датчики близости.

Вырезы 56, выполненные радиально в якоре 46, фокусируют магнитную энергию и максимизируют потенциал силового поля в этих областях привода 36, тогда как там, где имеется выступ, часть магнитной энергии пропадает и не преобразуется в полезную силу. Эти вырезы 56 выполнены одинаковыми, чтобы оптимизировать потенциал силового поля настоящего изобретения. На фиг. 2 показан вид в разборе блокируемого дифференциала, показанного на фиг. 1.

Во время нормального движения вперед транспортного средства, в котором используют дифференциал 10, между левой и правой полуосями или полуосевыми шестернями 22, 24 не возникает дифференциации. Поэтому сателлиты 18 не вращаются относительно оси 20 сателлитов. В результате, корпус 12 дифференциала, сателлиты 18 и полуосевые шестерни 22, 24 вращаются вокруг оси вращения, как если бы корпус 12 дифференциала, сателлиты 18 и полуосевые шестерни 22, 24 представляли бы собой единый узел.

Когда на катушку 40 индуктивности подают постоянный ток (DC), в статоре 38 вырабатывается магнитная энергия, благодаря чему между якорем 46 и статором 38 возникает сила притяжения от 40 фунт-сил (177,9 Н) до 250 фунт-сил (1,112 кН), что приводит к тому, что якорь 46 перемещается к статору 38. Эта сила передается через контактное кольцо 54 к стопорной пластине 34, сжимая возвратную пружину 62 до тех пор, пока стопорная пластина 34 не создаст требуемый тормозящий момент на полуосевой шестерне 22, блокируя ее относительно корпуса 12 дифференциала и таким образом блокируя левую и правую полуоси независимо от вращения привода. В свете описания следует отметить, что дифференциал 10 позволяет левой и правой полуосям оставаться заблокированными независимо от направления движения транспортного средства. Также в свете описания следует отметить, что дифференциал 10 предпочтителен для приложений, где обычными являются частые циклы работы кулисного механизма или смены направления движения, как например, во время снегоуборочных работ. Также в свете описания следует отметить, что дифференциал 10 также позволяет легко определить блокировку посредством перемещения контактного кольца 54 от катушки 40 индуктивности, позволяя статору 38 и якорю 46 оставаться неподвижными относительно вращения дифференциала 10.

Управление дифференциалом 10 может осуществляться вручную, когда водитель транспортного средства вручную выбирает режим "блокировки" (вместо режима "разблокировки"), чтобы задействовать дифференциал 10. Например, когда, скажем, транспортное средство находится в покое, водитель просто активирует переключатель или кнопку (не показана), например, простой тумблер "вкл/выкл" или кулисный переключатель или нажимную кнопку, установленную на панели или консоли (не показана) транспортного средства. Таким образом, электрическую цепь (не показана) замыкают, тем самым включая ток в цепи, и лампа (не показана), расположенная на переключателе или кнопке или возле него, показывает водителю, что дифференциал включен. Ток протекает в цепи и, в итоге, в катушке 48 индуктивности дифференциала 10. Затем, дифференциал 10 работает в режиме "блокировки" (т.е. когда в транспортном средстве включена первая передача или задний ход). Таким образом, первая вторичная шестерня 22 заблокирована относительно корпуса 12 дифференциала, предотвращая какую-либо дополнительную дифференциацию между первой вторичной шестерней 22 и корпусом 12 дифференциала.

Если не допускать вращение якоря 46, то можно устранить паразитные потери при заблокированном дифференциале 10, потому что устранено сопротивление трения между якорем 46 и статором 38. Электронный привод 36 настоящего изобретения вырабатывает меньше теплоты в дифференциале 10 из-за меньшего трения. Так как якорь 46 механически соединен со стопорной пластиной 34, то определить или обнаружить заблокирован дифференциал 10 или разблокирован можно, исходя из осевого положения якоря 46.

Выше было подробно описано изобретение, и полагаем, что по прочтении и уяснении этого описания различные изменения и модификации многих аспектов настоящего изобретения станут очевидными для специалистов в области техники. Предполагается, что все такие изменения и модификации включены в описание в той мере, в какой они попадают под объем прилагаемой формулы изобретения.

Список ссылочных позиций, используемых в описании:

10 дифференциал;

12 корпус дифференциала;

14 камера для шестерен;

16 фланец;

18 сателлиты;

20 ось сателлитов;

22, 24 полуосевые шестерни;

26 шлицы;

28, 30 участки ступиц;

32 механизм предотвращения вращения;

34 стопорная пластина;

36 электронный привод;

38 статор;

40 катушка индуктивности;

42 полость;

44 электрические провода;

46 якорь;

48 зазор;

50 внешний фланец;

52 внутренний фланец;

54 контактное кольцо;

56 вырезы;

58 целевой фланец;

60 датчик и

62 возвратная пружина.

Изобретение относится к трансмиссиям транспортных средств. Блокируемый дифференциал с электронным управлением содержит корпус, пару полуосевых шестерен, вращающихся вместе с соответствующей парой полуосей, и стопорную пластину, связанную с одной из полуосевых шестерен. Стопорная пластина перемещается вдоль оси относительно одной из полуосевых шестерен. Возвратная пружина расположена в корпусе дифференциала и взаимодействует со стопорной пластиной для ее смещения вдоль оси от одной из полуосевых шестерен. Электронный привод, взаимодействующий со стопорной пластиной, содержит статор, катушку индуктивности и якорь. Якорь представляет собой круглую пластину с внутренним и внешним фланцами, проходящими вдоль оси. Внутренний фланец имеет несколько вырезов, распределенных по окружности. Статор и якорь являются неповоротными относительно друг друга и относительно корпуса дифференциала. Указанные вырезы фланца фокусируют магнитную энергию и максимизируют потенциал силового поля. Улучшается распознавание заблокированного состояния и повышается срок службы. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Блокируемый дифференциал с электронным управлением, содержащий:

корпус дифференциала;

пару полуосевых шестерен, расположенных в корпусе дифференциала и при работе выполненных с возможностью вращения вместе с соответствующей парой полуосей;

стопорную пластину, расположенную в корпусе дифференциала и функционально связанную с одной из полуосевых шестерен, при этом стопорная пластина имеет возможность перемещения вдоль оси относительно одной из полуосевых шестерен;

возвратную пружину, расположенную в корпусе дифференциала и взаимодействующую со стопорной пластиной для смещения стопорной пластины вдоль оси от одной из полуосевых шестерен; и

электронный привод, взаимодействующий со стопорной пластиной и содержащий статор, расположенный вокруг части корпуса дифференциала, катушку индуктивности, связанную со статором, и якорь, соединенный со стопорной пластиной и имеющий возможность перемещения вдоль оси относительно статора, при этом якорь, в целом, представляет собой круглую пластину и содержит внешний фланец, проходящий вдоль оси, и внутренний фланец, проходящий вдоль оси, причем внутренний фланец имеет несколько вырезов, распределенных по окружности, при этом статор и якорь являются неповоротными относительно друг друга и относительно корпуса дифференциала;

при этом имеется возможность подачи на катушку индуктивности постоянного тока (DC) и выработки в статоре магнитной энергии, создавая силу притяжения между якорем и статором для создания усилия, передаваемого на стопорную пластину, чтобы заставить ее сжимать возвратную пружину и сцепляться с полуосевой шестерней, блокируя ее относительно корпуса дифференциала и, таким образом, блокируя пару полуосей, при этом указанные несколько вырезов выполнены с возможностью фокусировки магнитной энергии и при этом максимизации потенциала силового поля.

2. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 1, в котором привод имеет целевой фланец, выступающий радиально.

3. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 2, который включает в себя датчик, присоединенный к статору напротив целевого фланца и предназначенный для определения заблокированного или разблокированного состояния на основе осевого положения целевого фланца относительно датчика.

4. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 3, в котором датчик представляет собой контактный датчик.

5. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 3, в котором датчик представляет собой бесконтактный датчик.

6. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 1, который включает в себя контактное кольцо, механически соединенное с якорем и стопорной пластиной.

7. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 1, в котором статор имеет полость, при этом катушка индуктивности помещена в полость статора.

8. Блокируемый дифференциал с электронным управлением, содержащий:

корпус дифференциала;

пару полуосевых шестерен, расположенных в корпусе дифференциала и при работе выполненных с возможностью вращения вместе с соответствующей парой полуосей;

стопорную пластину, расположенную в корпусе дифференциала и функционально связанную с одной из полуосевых шестерен, при этом стопорная пластина имеет возможность перемещения вдоль оси относительно одной из полуосевых шестерен;

возвратную пружину, расположенную в корпусе дифференциала и взаимодействующую со стопорной пластиной для смещения стопорной пластины вдоль оси от одной из полуосевых шестерен;

электронный привод, взаимодействующий со стопорной пластиной и содержащий статор, расположенный вокруг части корпуса дифференциала, катушку индуктивности, связанную со статором, и якорь, соединенный со стопорной пластиной и имеющий возможность перемещения вдоль оси относительно статора; при этом якорь, в целом, представляет собой круглую пластину и содержит внешний фланец, проходящий вдоль оси, и внутренний фланец, проходящий вдоль оси, причем внутренний фланец имеет несколько вырезов, распределенных по окружности, при этом статор и якорь являются неповоротными относительно друг друга и относительно корпуса дифференциала;

при этом имеется возможность подачи на катушку индуктивности постоянного тока (DC) и выработки в статоре магнитной энергии, создавая силу притяжения между якорем и статором для создания усилия, передаваемого на стопорную пластину, чтобы заставить ее сжимать возвратную пружину и сцепляться с полуосевой шестерней, блокируя ее относительно корпуса дифференциала и, таким образом, блокируя пару полуосей, при этом указанные несколько вырезов выполнены с возможностью фокусировки магнитной энергии и при этом максимизации потенциала силового поля; и

целевой фланец, выступающий радиально от якоря, и датчик, присоединенный к статору напротив целевого фланца и предназначенный для определения заблокированного состояния или разблокированного состояния на основе осевого положения целевого фланца относительно датчика.

9. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 8, в котором датчик представляет собой контактный датчик.

10. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 8, в котором датчик представляет собой бесконтактный датчик.

11. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 8, в котором целевой фланец выступает от внешнего фланца.

12. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 8, который включает в себя контактное кольцо, механически соединенное с якорем и стопорной пластиной.

13. Блокируемый дифференциал с электронным управлением по п. 8, в котором статор имеет полость, при этом катушка индуктивности помещена в полость статора.