СБОРОЧНЫЙ УЗЕЛ БЛОКИРУЮЩЕГОСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛА Российский патент 2018 года по МПК B60K17/16 F16H48/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Блокирующийся дифференциал может иметь дополнительные возможности по сравнению с традиционным «открытым» автомобильным дифференциалом. Транспортное средство с блокирующимся дифференциалом, как показывает практический опыт, может иметь увеличенное использование силы сцепления на приводных колесах по сравнению с транспортным средством с «открытым» дифференциалом. Использование силы сцепления может быть увеличено за счет ограничения каждого из двух приводных колес на полуоси до одинаковой скорости вращения безотносительно к доступной силе сцепления или к условиям дорожного пути, которые складываются для каждого колеса. Блокирующийся дифференциал заставляет оба колеса на оси поворачиваться вместе, как если бы они вращались на общем валу колеса.

Открытый дифференциал или незаблокированный блокирующийся дифференциал позволяет каждому колесу на оси вращаться на различных скоростях. Когда транспортное средство преодолевает поворот, колесо на меньшем (внутреннем) радиусе вращается более медленно, чем колесо на большем (внешнем) радиусе. Без разблокированного или открытого дифференциала одна из шин может истираться во время поворота. С открытым дифференциалом, когда одно из колес на оси находится на скользкой дорожной поверхности, это колесо на этой скользкой поверхности может иметь тенденцию к пробуксовыванию, в то время как другое колесо может не иметь достаточного прикладываемого к нему крутящего момента для перемещения транспортного средства. Например, некоторые транспортные средства с открытыми дифференциалами могут быть неспособны взобраться на холм с влажным льдом под одним из колес, независимо от того, насколько сухое дорожное покрытие находится под другим колесом (это может быть известно как разделенная поверхность).

И наоборот, блокирующийся дифференциал заставляет оба колеса на обеих сторонах той же самой оси поворачиваться вместе на той же самой скорости. Поэтому каждое колесо может прикладывать крутящий момент такой величины, какой позволяет сила сцепления колесо/дорога и возможность трансмиссии. В примере транспортного средства на холме и с разделенной поверхностью, блокирующийся дифференциал может позволять транспортному средству подниматься на холм, что в противном случае является невозможным для идентичного транспортного средства с открытым дифференциалом. Блокирующиеся дифференциалы также могут обеспечивать лучшее сцепление, которое приводит к улучшению характеристик транспортного средства в определенных условиях, например, во время дрег-рейсинга, или при работе снегоочистителя.

Некоторые транспортные средства имеют дифференциалы, которые могут реконфигурироваться из разблокированного состояния в заблокированное состояние. Такие транспортные средства могут работать с дифференциалом в разблокированном состоянии в нормальных условиях, например для предотвращения истирания шин на поворотах, и реконфигурироваться для работы с заблокированным дифференциалом, когда происходит проскальзывание колеса.

Раскрытие изобретения

Сборочный узел блокирующегося дифференциала включает в себя картер дифференциала, определяющий ось вращения и камеру зубчатой передачи. Первая полуосевая шестерня находится на первом конце картера дифференциала. Вторая полуосевая шестерня находится на втором конце картера дифференциала, противоположном первому концу, для выборочного вращения относительно картера дифференциала. По меньшей мере две ведущие шестерни поддерживаются с возможностью вращения в камере зубчатой передачи в состоянии введения в зацепление с первой полуосевой шестерней и второй полуосевой шестерней. Соленоид находится на первом конце. Сердечник может выборочно приводиться в действие соленоидом с помощью магнитного воздействия. Стопорное кольцо может выборочно входить в зацепление со второй полуосевой шестерней для выборочного предотвращения вращения полуосевой шестерни относительно картера дифференциала. Каждый из меньшей мере двух штоков присоединяется к сердечнику и к стопорному кольцу, чтобы заставить стопорное кольцо оставаться на заданном фиксированном расстоянии от сердечника.

Краткое описание чертежей

Признаки и преимущества примеров настоящего раскрываемого изобретения станут понятными после ознакомления с последующим подробным описанием и чертежами, в которых аналогичные ссылочные позиции соответствуют одинаковым или аналогичным, хотя может быть и не идентичным, компонентам. Для краткости, ссылочные позиции или признаки, имеющие описанную ранее функцию, могут описываться, или могут не описываться во взаимосвязи с другими чертежами, в которых они появляются.

Фиг. 1 является схематическим видом транспортного средства с системой блокирующегося дифференциала, в соответствии с примером настоящего изобретения;

Фиг. 2 является видом в перспективе блокирующегося дифференциала, в соответствии с примером настоящего изобретения;

Фиг. 3А является видом в перспективе с разрезом блокирующегося дифференциала, изображенного на фиг. 2;

Фиг. 3В является видом с пространственным разделением деталей блокирующегося дифференциала, изображенного на фиг. 2;

Фиг. 3С является видом в разрезе блокирующегося дифференциала со стопорным кольцом на такой же стороне, как и соленоид;

Фиг. 4 является видом сбоку в разрезе примера статора, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 5А является видом сбоку в разрезе примера сердечника, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 5В является видом с пространственным разделением деталей примера сердечника и штока реле, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6А является видом сверху примера стопорного кольца, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6В является видом в перспективе примера блокирующегося дифференциала с удаленной торцевой крышкой, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6С является видом в перспективе примера стопорного кольца, штоков реле и сердечника, собранных как в блокирующемся дифференциале, изображенном на фиг. 2;

Фиг. 7А является видом в разрезе примера сборочного узла дифференциала со стопорным кольцом в разъединенном положении, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 7В является видом в разрезе примера сборочного узла дифференциала со стопорным кольцом в положении зацепления, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 8А является видом с частичным пространственным разделением деталей комплекта шестерен дифференциала, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 8В является видом в перспективе с пространственным разделением деталей примера поперечного вала, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 9 является видом в перспективе с пространственным разделением деталей другого примера поперечного вала, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 10 является увеличенным видом в разрезе примера статора, сердечника и датчика положения, в соответствии с настоящим изобретением; и

Фиг. 11 является графиком временной зависимости, изображающим пример кода мигания, в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Настоящее раскрываемое изобретение в целом относится к блокирующимся дифференциалам, и если более точно - к блокирующимся дифференциалам с электронным управлением, используемым в ведущих осях транспортного средства. В данном контексте блокирующийся дифференциал с электронным управлением означает дифференциал, который изменяется между разблокированным состоянием и заблокированным состоянием в ответ на электронный сигнал. В заблокированным состоянии обе полуоси, присоединенные к дифференциалу, вращаются вместе в одинаковом направлении и с одинаковой скоростью. Электронный сигнал может создаваться автоматически в ответ на состояние транспортного средства, например, на обнаружение проскальзывания колеса. Электронный сигнал также может создаваться в ответ на запрос от оператора, например, оператор может нажать кнопку на панели управления транспортного средства.

Примеры раскрываемого настоящего изобретения могут позволить дифференциалам работать с более высоким крутящим моментом, чем аналогичные по размерам существующие блокирующиеся дифференциалы. Время для приведения в действие блокирующегося дифференциала также может быть уменьшено по сравнению с существующими блокирующимися дифференциалами с электронным управлением. Кроме того, индикатор состояния может более удовлетворительно обеспечить мастерство пользователя за счет обеспечения более подробной и точной информации, относящейся к работе системы блокирующегося дифференциала с электронным управлением настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 1, трансмиссия 5 для транспортного средства 70 включает в себя двигатель 6, карданный вал 7, присоединенный к двигателю, и сборочный узел 8 моста. Карданный вал 7 присоединяется, например, с помощью зубчатой передачи (не показана), к вращательному приводу полуосей 13, 13' внутри картера 9 ведущего моста. Сборочный узел 8 моста включает в себя картер 9 ведущего моста, сборочный узел 10 блокирующегося дифференциала, поддерживаемый в картере 9 ведущего моста, и полуоси 13, 13', соответственно присоединенные к первому и второму приводным колесам 98 и 98'. Зубчатая передача 97, которая располагается внутри картера 12 дифференциала, передает крутящий момент от картера 12 дифференциала к полуосям 13, 13' и выборочно позволяет относительное вращение между полуосями 13 и 13'. Хотя сборочный узел 10 блокирующегося дифференциала, изображенный на фиг. 1, применяется для транспортного средства с приводом на задние колеса, настоящее изобретение также может использоваться в коробках передач в блоке с трансмиссией для использования в транспортных средствах с приводом на передние колеса, в раздаточных коробках для использования в транспортных средствах с приводом на четыре колеса, или в трансмиссии любого транспортного средства.

На фиг. 2, 3А и 3В пример настоящего изобретения изображается включающим в себя сборочный узел 10 блокирующегося дифференциала. Сборочный узел 10 блокирующегося дифференциала имеет картер 12 дифференциала, определяющий вращение 14 оси, и камеру 16 зубчатой передачи. Картер 12 дифференциала вращается в картере 9 ведущего моста (см. фиг 1) вокруг оси 14 вращения. Первая полуосевая шестерня 18 располагается на первом конце 19 картера 12 дифференциала для ее отключаемого относительного вращения. Вторая полуосевая шестерня 20 располагается на втором конце 21 картера 12 дифференциала, противоположном первому концу 19, для отключаемого вращения относительно картера 12 дифференциала.

Вторая полуосевая шестерня 20 имеет зубья 22 полуосевой шестерни, установленные на наружном диаметре 24 второй полуосевой шестерни 20 параллельно оси 14 вращения. По меньшей мере две ведущие шестерни 26 поддерживаются с возможностью вращения в камере 16 зубчатой передачи. Каждая из по меньшей мере двух ведущих шестерен 26 находится в зубчатом зацеплении с первой полуосевой шестерней 18 и второй полуосевой шестерней 20.

Сборочный узел 10 блокирующегося дифференциала включает в себя соленоид 28, расположенный на первом конце 19 картера 12 дифференциала. Статор 32 формируется из ферромагнитного материала. Картер 12 дифференциала может вращаться относительно статора 32 вокруг оси 14 вращения. Как изображено на фиг. 4, статор 32 имеет кольцевую стенку 33 с продольной осью 35, которая соосна с осью 14 вращения. Хотя кольцевая стенка 33, изображенная на фиг. 4, является цилиндрической стенкой, а продольная ось 35 является осью цилиндра, кольцевая стенка 33 может отклоняться от цилиндрической формы в примерах настоящего изобретения. Например, кольцевая стенка 33 может иметь больший диаметр на одном или обоих концах, или кольцевая стенка 33 может иметь дугообразное сечение. Первый кольцевой фланец 36 статора проходит радиально от кольцевой стенки 33 к первому внешнему диаметру 38 первого кольцевого фланца 36 статора. Хотя фиг. 4 изображает первый кольцевой фланец 36 статора проходящим перпендикулярно к продольной оси 35, угол, который кольцевой фланец 36 создает с продольной осью 35, может отклоняться от 90 градусов. Например, угол может составлять 45 градусов, таким образом катушка является более широкой на первом внешнем диаметре 38, чем на месте соединения между первым кольцевым фланцем 36 статора и кольцевой стенкой 33. Угол между первым кольцевым фланцем 36 статора и кольцевой стенкой 33 может быть любым углом.

Второй кольцевой фланец 37 статора проходит от кольцевой стенки 33. Второй кольцевой фланец 37 статора разнесен с первым кольцевым фланцем 36 статора и может быть параллельным первому кольцевому фланцу 36 статора. Второй кольцевой фланец 37 статора является усеченным конусом с внутренней кольцевой поверхностью 51 основания, которая противоположна первому кольцевому фланцу 36 статора. Внешняя кольцевая поверхность 52 основания является удаленной от первого кольцевого фланца 36 статора. Внутренняя кольцевая поверхность 51 основания имеет внешний диаметр 53 края, равный первому внешнему диаметру 38. Внешняя кольцевая поверхность 52 основания имеет второй внешний диаметр 39, который больше, чем первый внешний диаметр 38. Первый кольцевой фланец 36 статора, кольцевая стенка 33, и второй кольцевой фланец 37 статора вместе определяют объединенную катушку 31 для соленоида 28. Хотя фиг. 4 изображает объединенную катушку 31, как имеющую по существу прямоугольное сечение, поверхности могут быть закругленными или скошенными в примерах настоящего изобретения. Соленоид 28 непосредственно наматывается на статор 32. Прямое наматывание соленоида 28 на статор 32 облегчается за счет того, что объединенная катушка 31 открывается между первым внешним диаметром 38 и вторым внешним диаметром 39. Статор 32 с объединенной катушкой 31 настоящего изобретения отличается от других статоров, открытых в осевом направлении. Статор, который открывается в осевом направлении, может потребовать, чтобы соленоид наматывался на отдельной катушке, а затем за счет скольжения проходил в осевое отверстие. Пространство, требуемое для отдельной катушки, является пространством, которое недоступно для обмоток соленоида. Даже если используются так называемые бескатушечные обмотки, и дополнительные производственные этапы, требуемые для изготовления отдельной обмотки, и последующая установка обмотки на статор, могут быть менее желательными по сравнению со статором 32 с объединенной катушкой 31 настоящего изобретения.

Фиг. 3В изображает пружину 34, расположенную между картером 12 дифференциала и стопорным кольцом 40, предназначенную для смещения стопорного кольца 40 в направлении разъединяющего положения 44. Крышка 100 показана на втором конце 21 сборочного узла 10 блокирующегося дифференциала. Упорное кольцо 101 полуосевой шестерни располагается между крышкой 100 и второй полуосевой шестерней 20. Другое упорное кольцо 101 полуосевой шестерни располагается между картером 12 дифференциала и первой полуосевой шестерней 18. Упорные кольца 104 располагаются между ведущими шестернями 26 и картером 12 дифференциала. Цилиндрические анкерные пальцы 103 вала вставляются через картер 12 дифференциала, поперечный вал 90 и короткие валы 92, чтобы удерживать поперечный вал 90 и короткие валы 92 для поддержки ведущих шестерен 26. Удерживающее кольцо 102 статора вставляется в канавку в картере 12 дифференциала, чтобы предотвращать осевое перемещение статора относительно картера 12 дифференциала.

Фиг. 3С является видом в разрезе блокирующегося дифференциала со стопорным кольцом 40' на такой же стороне, как и соленоид 28. Первая полуосевая шестерня 18' имеет зубья 22 полуосевой шестерни, установленные на наружном диаметре 24 первой полуосевой шестерни 18' параллельно оси 14 вращении. Стопорное кольцо 40' является таким же, как и стопорное кольцо 40 в примере, изображенном на фиг. 3А. Штоки 50' реле являются более короткими в примере, изображенном на фиг. 3С по сравнению со штоками 50 реле в примере, изображенном на фиг. 3А.

Как показано на фиг. 5А и 5В в примерах настоящего изобретения, сердечник 30 выборочно приводится в действие за счет магнитных сил с помощью соленоида 28 (см. фиг. 3А). Сердечник 30 имеет ферромагнитный цилиндрический корпус 54. Ферромагнитный цилиндрический корпус 54 имеет ось 55 цилиндрического корпуса, определяемую ферромагнитным цилиндрическим корпусом 54, которая должна быть выровнена с осью 14 вращения. Ферромагнитный цилиндрический корпус 54 имеет внутреннюю стенку 56 с кольцевой наклонной поверхностью 57 на конусном конце 58 ферромагнитного цилиндрического корпуса 54. Ферромагнитный цилиндрический корпус 54 дополнительно включает в себя внешнюю стенку 59, имеющую внешний диаметр 61 сердечника. Кольцевой фланец 62 сердечника определяется на конце 63 сердечника, который удален от конусного конца 58. Кольцевой фланец 62 сердечника имеет диаметр 64 фланца сердечника, который является меньшим, чем внешний диаметр 61 сердечника. Кольцевая выемка 65 определяется ферромагнитным цилиндрическим корпусом 54 и кольцевым фланцем 62 сердечника.

В показанном примере сердечник 30 фиксируется для вращения с картером 12 дифференциала, при этом сердечник 30 может выборочно перемещаться относительно картера 12 дифференциала вдоль оси 14 вращения (см. фиг. 2, 3А, 7А и 7В). Вращающийся сердечник 30 вращается по отношению к статору 32. Контакт между сердечником 30 и статором 32 может привести к истиранию сердечника 30, статора 32 или к истиранию и того и другого.

Как показано на фиг. 5А и 5В в примерах настоящего изобретения сборочный узел 10 блокирующегося дифференциала может включать в себя разделитель 60, 60', расположенный между сердечником 30 и картером 12 дифференциала, чтобы предотвращать контакт кольцевой наклонной поверхности 57 внутренней стенки 56 со вторым кольцевым фланцем 37 статора. В показанном примере разделитель 60 может быть стержнем 71 с резьбой, который вкручивается в сердечник 30 с возможностью регулирования, чтобы устанавливать заданный зазор 72 (см. фиг. 7В) между кольцевой наклонной поверхностью 57 и вторым кольцевым фланцем 37 статора. В другом примере разделитель 60' может быть множеством разнесенных возвышающихся выпуклостей 73 на конусном конце 58 ферромагнитного цилиндрического корпуса 54.

Множество отверстий 66 для крепления штоков реле определяется в ферромагнитном цилиндрическом корпусе 54. Каждое из множества 67 щелевых отверстий 69 для доступа к штокам реле определяется в конусном конце 58 ферромагнитного цилиндрического корпуса 54 в каждом из отверстий 68 для крепления штоков реле. Каждое из отверстий 68 для прикрепления штоков реле по существу центрируется в соответствующем щелевом отверстии 69 для доступа к штокам реле. Самое короткое расстояние между щелевым отверстием 69 для доступа к штокам реле и кольцевой выемкой 65 равно толщине 41 стопорного кольца. Такое равенство размеров позволяет каждому из штоков 50 реле иметь симметрию от одного торца к другому торцу.

Каждый из по меньшей мере двух штоков 50 реле присоединяется к сердечнику 30 и к стопорному кольцу 40, чтобы заставить стопорное кольцо 40 (см. фиг. 6С) оставаться на фиксированном заданном расстоянии от сердечника 30.

Каждый из по меньшей мере двух штоков 50 реле включает в себя цилиндрический участок 74 штока, имеющий два конца 77, при этом цилиндрический участок 74 штока определяет продольную ось 75 штока в центре 76 цилиндрического участка 74 штока. Каждый из штоков 50 реле имеет первую стойку 78 и вторую стойку 79, каждая из которых имеет меньший диаметр 80 по сравнению с цилиндрическим участком 74 штока, который определяется на соответствующем одном из двух концов 77. Первая стойка 78 и вторая стойка 79 являются концентрическими с цилиндрическим участком 74 штока. Кольцевая канавка 81 определяется на первой стойке 78 и второй стойке 79. Первая стойка 78 и вторая стойка 79 являются по существу идентичными, а шток 50 реле является симметричным от одного торца к другому торцу. Другими словами, во время сборки штоки 50 реле могут устанавливаться безотносительно к тому, каким концом они устанавливаются в сердечнике 30, а каким концом в стопорном кольце 40. На фиг. 5 В первой стойке 78 и второй стойке 79 даются различные ссылочные позиции для ясности при описании фиг. 5В, однако первая стойка 78 является идентичной второй стойке 79. Первая стойка 78 изображается как удерживаемая в соответствующем отверстии 68 для прикрепления штоков реле с помощью удерживающего кольца 82, расположенного в кольцевой выемке 65 сердечника 30, выступающего в кольцевую канавку 81 первой стойки 78.

Как показано на фиг. 6А, 6В и 6С, изображающих примеры настоящего изобретения, сборочный узел 10 блокирующегося дифференциала имеет стопорное кольцо 40. Это стопорное кольцо 40 включает в себя взаимодействующие зубья 42 муфты, определяемые вокруг внутренней поверхности 43 стопорного кольца 40. Эти взаимодействующие зубья 42 муфты могут выборочно входить в зацепление с зубьями 22 полуосевой шестерни за счет поступательного перемещения стопорного кольца 40 вдоль оси 14 вращения из разомкнутого положения 44 в положение 45 зацепления. Стопорное кольцо 40 имеет множество бобышек 46, определяемых на наружной поверхности 47 стопорного кольца 40. Каждая из бобышек 48 должна скользить в соответствующем взаимодействующим с ней щелевом отверстии 49, определяемом в картере 12 дифференциала, чтобы направлять перемещение стопорного кольца 40 между положением 45 зацепления и разомкнутым положением 44 (см. фиг. 7А и 7В). Посадка множества бобышек 46 по отношению к соответствующим дополнительным щелевым отверстиям 49 также предотвращает вращение стопорного кольца 40 относительно картера 12 дифференциала.

Фиг 7А изображает пример настоящего изобретения со стопорным кольцом 40 в разъединенном положении 44. Фиг 7В изображает пример, показанный на фиг. 7А, за исключением того, что стопорное кольцо 40 находится в положении 45 зацепления. В примерах настоящего изобретения по существу предотвращается вращение второй полуосевой шестерни 20 относительно картера 12 дифференциала, когда стопорное кольцо 40 находится в положении 45 зацепления. Вторая полуосевая шестерня 20 может свободно вращаться относительно картера 12 дифференциала, когда стопорное кольцо 40 находится в разъединенном положении 44. Стопорное кольцо 40 имеет толщину 41 стопорного кольца, параллельную оси 14 вращения.

Стопорное кольцо 40 дополнительно включает в себя выступающие лапки 83 по количеству бобышек 48, равных количеству штоков 50 реле. Каждая из выступающих лапок 83 определяет отверстие 84 для прикрепления штока 50 реле. Каждый шток 50 реле удерживается в соответствующем отверстии 84 для прикрепления штока реле с помощью пружинного зажима 85, установленного в кольцевой канавке 81 соответствующей второй стойки 79 (см. фиг. 5В, на которой подробно показана кольцевая канавка 81). В этом примере множество бобышек 46 соответствует количеству девяти бобышек 48, а количество штоков 50 реле составляет три.

Каждая бобышка 48 может иметь две противоположные поверхности 86, расположенные симметрично вокруг радиальной линии 87, перпендикулярной оси 14 вращения. Угол 99 между двумя противоположными поверхностями 86 составляет от приблизительно 28 градусов до приблизительно 32 градусов.

Как показано на фиг. 8А и 8В, примеры настоящего изобретения могут иметь поперечный вал 90, расположенный перпендикулярно к оси 14 вращения картера 12 дифференциала, чтобы поддерживать расположенную противоположно друг другу пару 27 по меньшей мере двух ведущих шестерен 26 для вращения противоположной пары 27 по меньшей мере двух ведущих шестерен 26 на поперечном валу 90. В примерах настоящего изобретения с четырьмя сателлитами дифференциала, сборочный узел 10 блокирующегося дифференциала может включать в себя пару противоположных коротких валов 92, причем каждый короткий вал 92 располагается перпендикулярно к поперечному валу 90 и перпендикулярно к оси 14 вращения картера 12 дифференциала через вилку 91. Вилка 91 располагается вокруг поперечного вала 90. Вилка 91 имеет дополнительные отверстия 93 для расположения в них коротких валов 92. Пара противоположных коротких валов 92 поддерживает другую расположенную противоположно друг другу пару 27' по меньшей мере двух ведущих шестерен 26.

В примере, изображенном на фиг. 9, поперечный вал 90' может включать в себя две противоположных центральных канавки 4. Каждая из этих противоположных центральных канавок 4 должна вмещать дополнительный язычок, расположенный на коротком валу 92'. Примеры, в которых показано соединение, имеющее язычок в канавке, изображенные на фиг. 9, могут включать в себя или не включать вилку 91, показанную на фиг. 8В.

Примеры настоящего изобретения могут включать в себя систему 11 блокирующегося дифференциала, которая включает в себя сборочный узел 10 блокирующегося дифференциала с соленоидом 28, который непосредственно наматывается на статор 32, как описывалось выше, с элементами управления, описываемыми ниже. Система 11 блокирующегося дифференциала может включать в себя датчик 15 положения сердечника, чтобы определять положение стопорного кольца 40 за счет обнаружения положения сердечника 30. В примере с датчиком 15 положения сердечника вторичная катушка 94 может наматываться вокруг статора 32, чтобы определять индуктивность соленоида 28 в зависимости от положения сердечника 30. Как показано на фиг. 10, в другом примере, датчик 15 положения сердечника может быть бесконтактным датчиком 89 положения, расположенным на кронштейне 95 противодействия вращению, присоединенном к статору 32. В примерах настоящего изобретения бесконтактный датчик 15 положения может использовать любую технологию для бесконтактного датчика. Например, бесконтактные датчики положения, основанные на магнитострикции, магниторезистивном эффекте, эффекте Холла, или на других технологиях магнитной чувствительности, могут быть включены в систему 11 блокирующегося дифференциала, в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, бесконтактные датчики положения, основанные на оптической, инфракрасной чувствительности, или на давлении жидкой среды, также могут использоваться в соответствии с настоящим изобретением. В этом примере бесконтактный датчик 89 положения обнаруживает осевое положение сердечника 30 или целевого объекта 96, прикрепленного к сердечнику 30. Как показано на фиг. 10, удерживающее кольцо 82 может быть таким целевым объектом 96. В примерах, на которых присутствует удерживающее кольцо 82, также работающее в качестве целевого объекта 96, это удерживающее кольцо 82 может быть двойным намотанным пластинчатым кольцом. Примером подходящего удерживающего кольца 82 является деталь Spirolox® с номером WS-587 имеющаяся в распоряжении компании Smalley Steel Ring Company, Lake Zurich, Illinois. Двойное намотанное пластинчатое кольцо не имеет зазора вдоль окружности, который мог бы вызвать магнитное возмущение, которое в свою очередь могло быть неправильно истолковано как осевое перемещение сердечника 30 магнитным элементом, воспринимающим положение. Целевой объект 96 может быть чувствительным к магнитному воздействию, чтобы он мог обнаруживаться бесконтактным датчиком 89 положения. Удерживающее кольцо 82 может быть выполнено из чувствительной к магнитному воздействию низкоуглеродистой стали. Фиг. 10 показывает три альтернативных местоположения для бесконтактного датчика 89 положения. Бесконтактный датчик 89 положения может располагаться в любом одном положении из показанных на фиг. 10, при этом любая комбинация из множества бесконтактных датчиков 89 положения может использоваться для резервирования.

Вернемся к фиг. 1, на которой электрический переключатель 17 может располагаться на транспортном средстве 70, чтобы по выбору замыкать цепь 23 для подачи электрического питания к соленоиду 28. Переключатель 17, показанный на фиг. 1, является кулисным переключателем, однако также может использоваться любой другой переключатель, способный управлять потоком энергии через соленоид 28. Переключатель 17 может быть переключателем с малым рабочим током, который управляет реле или транзистором, непосредственно управляющими потоком энергии, проходящей через соленоид 28. В транспортном средстве 70 может располагаться электронный индикатор 29 состояния. Электронная цепь 25 приводного устройства может располагаться на транспортном средстве 70 для подачи электрического питания к электронному индикатору 29 состояния, чтобы показывать состояние системы 11 блокирующегося дифференциала. К примеру, состояние может включать в себя по меньшей мере три возможных состояния. Например, электронный индикатор 29 состояния может быть избирательно светящимся индикатором 88, и его состояние может отображаться с помощью кода мигания. Для иллюстрации этого примера: избирательно светящийся индикатор 88 может включать в себя светоизлучающие диоды, лампу накаливания, люминесцентную лампу, или другие избирательно светящиеся источники света.

Примером кода мигания может быть следующий пример: первое состояние показывается отсутствием свечения электронного индикатора 29 состояния; второе состояние показывается постоянным свечением электронного индикатора 29 состояния; и третье состояние показывается последовательно светящимся и несветящимся электронным индикатором 29 состояния с приблизительно 50-процентным коэффициентом заполнения импульсов с частотой между 1 и 20 герц. Фиг. 11 изображает 50-процентный коэффициент заполнения импульсов с частотой около 3 герц. На фиг. 11 "On" означает, что электронный индикатор 29 состояния светится, a "Off" означает, что электронный индикатор 29 состояния не светится. Состояния, отличающиеся от этих трех состояний в приведенном выше примере, например состояния ошибки, могут показываться с помощью заданных последовательностей светящихся и несветящихся состояний электронного индикатора 29 состояния. Электронная диагностическая система (не показана) может присоединяться к системе 11 блокирующегося дифференциала, чтобы определять, существуют ли состояния ошибки.

В примере "состояние выбирается из группы, состоящей из первого состояния, второго состояния и третьего состояния. В этом примере первое состояние является разъединенным положением, в котором электрический переключатель 17 находится в разомкнутом состоянии, разъединяющим соленоид 28 с электрическим питанием, а стопорное кольцо 40 находится в разъединенном положении 44. Второе состояние является положением зацепления, в котором электрический переключатель 17 находится в замкнутом состоянии, соединяющим соленоид 28 с источником электропитания, а стопорное кольцо 40 находится в положении 45 зацепления. Третье состояние является переходным состоянием, в котором электрический переключатель 17 находится в разомкнутом состоянии, разъединяющим соленоид 28 с электрическим питанием, а стопорное кольцо 40 находится в положении 45 зацепления (см. фиг. 7В); или электрический переключатель 17 находится в замкнутом состоянии, соединяющим соленоид 28 с источником электропитания, а стопорное кольцо 40 находится в разъединенном положении 44 (см. фиг. 7А). Изобретатели настоящего раскрываемого изобретения считают, что индикация переходного состояния будет уменьшать склонность оператора продолжать нажимать кнопку управления блокирующегося дифференциала, или нажимать кнопку более сильно, в то время, когда система 11 блокирующегося дифференциала находится в переходном состоянии.

Должно быть понятно, что термины «соединять/соединенные/соединение» и/или им подобные термины являются здесь широким определением, чтобы охватывать все разнообразие отличающихся соединительных компоновок и технологий сборки. Эти компоновки и технологии включают в себя, но не ограничиваясь этим: 1) непосредственную связь между одним компонентом и другим компонентом с отсутствием между ними промежуточных компонентов; и 2) связь одного компонента с другим компонентом с расположенными между ними одним или более промежуточными компонентами, обеспечивая при этом, что один компонент является «присоединенным к» другому компоненту каким-либо образом с функциональной связью с другим компонентом (несмотря на присутствие между ними одного или более дополнительных промежуточных компонентов).

В описываемых и заявляемых примерах, которые раскрываются здесь, формы единственного числа, выражаемые артиклями "a", "an", "the", включают в себя множество объектов ссылки, до тех пор, пока контекст не будет ясно предписывать что-либо иное.

Должно быть понятно, что обеспечиваемые здесь диапазоны включают в себя установленный диапазон и любое значение или под-диапазон внутри установленного диапазона. Например, диапазон от приблизительно 28 градусов до приблизительно 32 градусов следует интерпретировать таким образом, чтобы он включал в себя не только однозначно процитированные пределы от приблизительно 28 градусов до приблизительно 32 градусов, но также чтобы он включал в себя отдельные значения, такие как 29 градусов, 30 градусов, 31 градус, и т.д., а также поддиапазоны, такие как «от приблизительно 28 градусов до приблизительно 31 градуса», и т.д. Кроме того, когда для описания значения используется слово «приблизительно» (about), это означает, что оно охватывает незначительные отклонения (вплоть до +/-10%) от установленного значения.

Кроме того, ссылка по всему объему описания на «один пример», «другой пример», «пример», и т.д. означает, что отдельный элемент (например, свойство, структура, и/или характеристика), описываемые во взаимодействии с примером, включен, по меньшей мере, в один описываемый здесь пример, и может быть представлен, или может не быть представлен в других примерах. Кроме того, должно быть понятно, что описываемые элементы для любого примера могут комбинироваться любым подходящим образом в различных примерах, до тех пор, пока контекст не будет ясно предписывать что-либо иное.

В то время как несколько примеров были подробно описаны, специалистам в данной области техники будет очевидно, что раскрытые здесь примеры могут быть изменены. Поэтому приведенное выше описание должно рассматриваться как неограничивающее.δ

Изобретение относится к транспорту, а более конкретно к блокирующим дифференциалам. Сборочный узел блокирующегося дифференциала содержит картер дифференциала, первую и вторую полуосевые шестерни, по меньшей мере две ведущие шестерни, соленоид, сердечник, стопорное кольцо и по меньшей мере два штока реле. Первая полуосевая шестерня расположена на первом конце картера дифференциала. Вторая полуосевая шестерня расположена на втором конце картера дифференциала, противоположном первому концу, для выборочного вращения относительно картера дифференциала. Ведущие шестерни поддерживаются с возможностью вращения в камере зубчатой передачи в состоянии введения в зацепление с полуосевыми шестернями. Соленоид располагается на первом конце. Сердечник может выборочно приводиться в действие соленоидом с помощью магнитного воздействия. Стопорное кольцо может выборочно входить в зацепление со второй полуосевой шестерней для выборочного предотвращения вращения полуосевой шестерни относительно картера дифференциала. Штоки реле присоединяются к сердечнику и к стопорному кольцу, чтобы заставлять стопорное кольцо оставаться на заданном фиксированном расстоянии от сердечника. Достигается улучшение управляемости. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Сборочный узел блокирующегося дифференциала, содержащий:

картер дифференциала, определяющий ось вращения и камеру зубчатой передачи;

первую полуосевую шестерню, расположенную на первом конце картера дифференциала, для выборочного вращения относительно картера дифференциала;

вторую полуосевую шестерню, расположенную на втором конце картера дифференциала, противоположном первому концу, для выборочного вращения относительно картера дифференциала;

по меньшей мере две ведущие шестерни, поддерживаемые с возможностью вращения в камере зубчатой передачи, при этом каждая из по меньшей мере двух ведущих шестерен зацеплена с первой и второй полуосевыми шестернями;

соленоид, расположенный на первом конце;

сердечник, выполненный с возможностью выборочного приведения в действие соленоидом посредством магнитного воздействия;

стопорное кольцо, выполненное с возможностью выборочного зацепления со второй полуосевой шестерней для выборочного предотвращения вращения этой полуосевой шестерни относительно картера дифференциала; и

по меньшей мере два штока реле, каждый из которых присоединен к сердечнику и к стопорному кольцу, для сохранения заданного фиксированного расстояния между стопорным кольцом и сердечником, причем соленоид непосредственно намотан на статор, который включает в себя кольцевую стенку с продольной осью, соосной с осью вращения; первый кольцевой фланец, проходящий радиально от кольцевой стенки к первому внешнему диаметру; и второй кольцевой фланец, проходящий от кольцевой стенки, расположенной на расстоянии от первого кольцевого фланца, при этом второй кольцевой фланец статора является усеченным конусом с внутренней кольцевой поверхностью основания, противоположной первому кольцевому фланцу статора, внешняя кольцевая поверхность основания расположена на расстоянии от первого кольцевого фланца статора, а внутренняя кольцевая поверхность основания имеет диаметр внешнего края, равный первому внешнему диаметру, причем внешняя кольцевая поверхность основания имеет второй внешний диаметр, который больше, чем первый внешний диаметр, при этом первый кольцевой фланец статора, кольцевая стенка, и второй кольцевой фланец статора вместе образуют объединенную катушку для соленоида, статор выполнен из ферромагнитного материала, а картер дифференциала способен поворачиваться относительно статора вокруг оси вращения.

2. Сборочный узел по п. 1, дополнительно содержащий

зубья, на наружном диаметре второй полуосевой шестерни, выполненные параллельно оси вращения;

взаимодействующие зубья на внутренней поверхности стопорного кольца, выполненные с возможностью выборочного зацепления с указанными зубьями за счет поступательного перемещения стопорного кольца вдоль оси вращения из разомкнутого положения в положение зацепления;

пружину, расположенную между картером дифференциала и стопорным кольцом, для смещения стопорного кольца в направлении к разомкнутому положению; и

множество бобышек на наружной поверхности стопорного кольца, каждая из которых выполнена с возможностью скольжения в соответствующем взаимодействующем с ней щелевом отверстии, образованном в картере дифференциала для направления перемещения стопорного кольца между положением зацепления и разомкнутым положением и предотвращения вращения стопорного кольца относительно картера дифференциала;

при этом, когда стопорное кольцо находится в положении зацепления, вращение второй полуосевой шестерни относительно картера дифференциала по существу предотвращено, а когда стопорное кольцо находится в разомкнутом положении и его толщина параллельна оси вращения, вторая полуосевая шестерня способна свободно вращаться относительно картера дифференциала.

3. Сборочный узел по п. 1, в котором:

кольцевая стенка является цилиндрической;

продольная ось является осью цилиндра;

первый кольцевой фланец статора проходит перпендикулярно к оси цилиндра от цилиндрической стенки;

второй кольцевой фланец статора проходит от цилиндрической стенки, расположенной на расстоянии от первого кольцевого фланца статора и параллельно ему; и

первый кольцевой фланец статора, цилиндрическая стенка и второй кольцевой фланец статора вместе образуют объединенную катушку.

4. Сборочный узел по п. 1, в котором сердечник содержит:

ферромагнитный цилиндрический корпус, ось которого выровнена с осью вращения, включающий в себя внутреннюю стенку, имеющую кольцевую наклонную поверхность на конусном конце ферромагнитного цилиндрического корпуса;

внешнюю стенку с внешним диаметром сердечника; и

кольцевой фланец на конце сердечника, расположенном на расстоянии от конусного конца, при этом диаметр кольцевого фланца сердечника меньше внешнего диаметра сердечника;

кольцевую выемку, образованную ферромагнитным цилиндрическим корпусом и кольцевым фланцем сердечника;

множество отверстий для прикрепления штоков реле, выполненных в ферромагнитном цилиндрическом корпусе; и

множество щелевых отверстий для доступа к штокам реле, выполненных в конусном конце ферромагнитного цилиндрического корпуса в каждом из отверстий для прикрепления штоков реле, при этом отверстие для прикрепления штоков реле по существу центрировано в щелевом отверстии для доступа к штокам реле, а самое короткое расстояние между щелевым отверстием для доступа к штокам реле и кольцевой выемкой равно толщине стопорного кольца, вдоль оси вращения.

5. Сборочный узел по п. 4, дополнительно содержащий разделитель, расположенный между сердечником и картером дифференциала для предотвращения контакта кольцевой наклонной поверхности внутренней стенки со вторым кольцевым фланцем статора.

6. Сборочный узел по п. 5, в котором разделитель представляет собой стержень с резьбой, вкручивающийся в сердечник с возможностью регулирования для установки заданного зазора между кольцевой наклонной поверхностью и вторым кольцевым фланцем статора.

7. Сборочный узел по п. 5, в котором разделитель представляет собой множество расположенных на расстоянии друг от друга возвышающихся выпуклостей на конусном конце ферромагнитного цилиндрического корпуса.

8. Сборочный узел по п. 4, содержащий по меньшей мере два штока реле, каждый из которых содержит:

цилиндрический участок, имеющий два конца и определяющий в его центре продольную ось штока;

первую и вторую стойки, каждая из которых имеет меньший диаметр по сравнению с цилиндрическим участком штока, который определяется на соответствующем одном из двух концов, при этом первая и вторая стойки являются концентрическими с цилиндрическим участком штока; и

кольцевую канавку, выполненную на первой и второй стойках, которые являются по существу идентичными, а при этом шток реле является симметричным от одного торца к другому торцу, первая стойка удерживается в соответствующем отверстии для прикрепления штоков реле с помощью удерживающего кольца, расположенного в кольцевой выемке сердечника, выступающего в кольцевую канавку первой стойки.

9. Сборочный узел по п. 8, дополнительно содержащий зубья на наружном диаметре второй полуосевой шестерни, выполненные параллельно оси вращения;

взаимодействующие зубья на внутренней поверхности стопорного кольца, выполненные с возможностью выборочного зацепления с указанными зубьями за счет поступательного перемещения стопорного кольца вдоль оси вращения из разомкнутого положения в положение зацепления;

пружину, расположенную между картером дифференциала и стопорным кольцом, для смещения стопорного кольца в направлении к разомкнутому положению; и

множество бобышек на наружной поверхности стопорного кольца, каждая из которых выполнена с возможностью скольжения в соответствующем взаимодействующем с ней щелевом отверстии, образованном в картере дифференциала для направления перемещения стопорного кольца между положением зацепления и разомкнутым положением и предотвращения вращения стопорного кольца относительно картера дифференциала, при этом стопорное кольцо дополнительно включает в себя выступающие лапки по количеству бобышек, равных количеству штоков реле, при этом каждая из выступающих лапок имеет отверстие для прикрепления штока реле, посредством которого каждый шток реле удерживается в соответствующем отверстии для прикрепления штока реле с помощью пружинного зажима, установленного в кольцевой канавке соответствующей второй стойки.

10. Сборочный узел по п. 9, в котором количество бобышек равно девяти, а количество штоков реле равно трем.

11. Сборочный узел по п. 1, в котором сердечник зафиксирован для вращения вместе с картером дифференциала и способен выборочно перемещаться относительно этого картера дифференциала вдоль оси вращения.

12. Сборочный узел по п. 2, в котором каждая из бобышек имеет две противоположные поверхности, расположенные симметрично вокруг радиальной линии, перпендикулярной оси вращения, так что угол между этими двумя противоположными поверхностями составляет примерно от 28° до 32°.

13. Сборочный узел по п. 12, в котором количество бобышек равно девяти.

14. Сборочный узел по п. 1, дополнительно содержащий поперечный вал, расположенный перпендикулярно к оси вращения картера дифференциала для поддержания расположенной противоположно друг другу пары по меньшей мере двух ведущих шестерен и вращения противоположно расположенной пары по меньшей мере двух ведущих шестерен на поперечном валу.

15. Сборочный узел по п. 14, дополнительно содержащий пару противоположных коротких валов, каждый из которых расположен перпендикулярно к поперечном валу и перпендикулярно к оси вращения картера дифференциала через вилку, при этом вилка располагается вокруг поперечного вала и имеет дополнительные отверстия для расположения в них коротких валов; и пара расположенных противоположно друг другу коротких валов поддерживает другую противоположно расположенную пару по меньшей мере двух ведущих шестерен.

16. Система блокирующегося дифференциала, содержащая:

сборочный узел блокирующегося дифференциала, включающий в себя

картер дифференциала, определяющий ось вращения и камеру зубчатой передачи;

первую полуосевую шестерню, расположенную на первом конце картера дифференциала, для выборочного вращения относительно картера дифференциала;

вторую полуосевую шестерню, расположенную на втором конце картера дифференциала, противоположном первому концу, для выборочного вращения относительно картера дифференциала;

по меньшей мере две ведущие шестерни, поддерживаемые с возможностью вращения в камере зубчатой передачи, при этом каждая из по меньшей мере двух ведущих шестерен зацеплена с первой и второй полуосевыми шестернями;

соленоид, расположенный на первом конце;

сердечник, выполненный с возможностью выборочного приведения в действие соленоидом посредством магнитного воздействия;

стопорное кольцо, выполненное с возможностью выборочного зацепления со второй полуосевой шестерней для выборочного предотвращения вращения этой полуосевой шестерни относительно картера дифференциала; и

по меньшей мере два штока реле, каждый из которых присоединен к сердечнику и к стопорному кольцу, для сохранения заданного фиксированного расстояния между стопорным кольцом и сердечником;

датчик положения сердечника для определения положения стопорного кольца за счет обнаружения положения сердечника;

электрический переключатель для выборочного замыкания цепи и подачи электрического питания к соленоиду;

электронный индикатор состояния; и

электронная цепь приводного устройства для подачи электрического питания к электронному индикатору состояния для отображения состояния системы блокирующегося дифференциала, при этом указанная система может иметь три состояния.

17. Система по п. 16, в которой электронный индикатор состояния является выборочно светящимся индикатором, и его состояние отображается с помощью кода мигания.

18. Система по п. 16, в которой

первое состояние является разъединенным, в котором электрический переключатель находится в разомкнутом положении, разъединяющем соленоид с электрическим питанием, а стопорное кольцо находится в разъединенном положении;

второе состояние является зацепленным, в котором электрический переключатель находится в замкнутом положении, соединяющем соленоид с источником электропитания, а стопорное кольцо находится в положении зацепления; и

третье состояние является переходным, в котором электрический переключатель находится в разомкнутом положении, разъединяющем соленоид с электрическим питанием, а стопорное кольцо находится в положении зацепления, или электрический переключатель находится в замкнутом положении, соединяющем соленоид с источником электропитания, а стопорное кольцо находится в разъединенном положении.

19. Система блокирующегося дифференциала по п. 16, в которой электронный индикатор состояния является выборочно светящимся индикатором;

первое состояние отображается отсутствием свечения электронного индикатора состояния;

второе состояние отображается постоянным свечением электронного индикатора состояния; и

третье состояние отображается последовательно светящимся и несветящимся электронным индикатором состояния с приблизительно 50-процентным коэффициентом заполнения импульсов с частотой от 1 до 20 герц.

20. Система по п. 16, дополнительно содержащая:

статор, имеющий соленоид, непосредственно намотанный на него, при этом статор включает в себя кольцевую стенку с продольной осью, соосной с осью вращения; первый кольцевой фланец, проходящий радиально от кольцевой стенки к первому внешнему диаметру; и второй кольцевой фланец, проходящий от кольцевой стенки, расположенной на расстоянии от с первого кольцевого фланца статора и параллельно ему, при этом второй кольцевой фланец статора является усеченным конусом с внутренней кольцевой поверхностью основания, противоположной первому кольцевому фланцу статора, а внешняя кольцевая поверхность основания расположена на расстоянии от первого кольцевого фланца статора, а внутренняя кольцевая поверхность основания имеет внешний диаметр края, равный первому внешнему диаметру, причем внешняя кольцевая поверхность основания имеет второй внешний диаметр, больший, чем первый внешний диаметр, при этом первый кольцевой фланец статора, кольцевая стенка, и второй кольцевой фланец статора вместе образуют объединенную катушку для соленоида, статор выполнен из ферромагнитного материала, а картер дифференциала способен поворачиваться относительно статора вокруг оси вращения; и

вторичную катушку, намотанную вокруг статора для определения индуктивности соленоида в зависимости от положения сердечника.

21. Система по п. 20, в которой:

кольцевая стенка является цилиндрической;

продольная ось является осью цилиндра;

первый кольцевой фланец статора проходит перпендикулярно к оси цилиндра от цилиндрической стенки;

второй кольцевой фланец статора проходит от цилиндрической стенки, расположенной на расстоянии от первого кольцевого фланца статора и параллельно ему; и

первый кольцевой фланец статора, цилиндрическая стенка и второй кольцевой фланец статора вместе образуют объединенную катушку.

22. Система по п. 16, дополнительно содержащая

статор с соленоидом, непосредственно намотанным на него; и

на присоединенном к статору противодействующем вращению кронштейне расположен бесконтактный датчик положения, выполненный с возможностью обнаружения осевого положения сердечника или целевого объекта, прикрепленного к сердечнику.

23. Система по п. 22, в которой бесконтактный датчик положения является датчиком положения, использующим эффект Холла.