МЕХАНИЗМ БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА
DIFFERENTIAL LOCKING MECHANISM

Изобретение относится к механизму блокировки дифференциала транспортного средства.
В соответствии с современным уровнем развития технологий известны механизмы блокировки дифференциала транспортных средств, выполненные с возможностью привода блокировки сжатым воздухом. Образующееся при этом усилие переключения передается от переключающей вилки привода блокировки на муфту включения. Муфта включения воздействует на запирающие элементы механизма блокировки дифференциала. Переключающая вилка расположена на штоке привода блокировки в определенном осевом положении. Благодаря этому одновременно определяется осевое положение соединенной с переключающей вилкой муфты включения как во включенном, так и в выключенном состояниях. Осевое позиционирование переключающей вилки на штоке, как правило, реализуется с помощью размещаемых на штоке установочных шайб разной толщины. Такое позиционирование может быть затратным.
Из DE 10306994 А1 известен механизм блокировки дифференциала с приводом блокировки. С помощью поворотного привода штока, выполненного с возможностью осевого и радиального перемещения, расположенная на нем переключающая вилка может быть плавно переведена в любое осевое положение на штоке с целью необходимой настройки привода блокировки.
В основе данного изобретения лежит задача создания механизма блокировки дифференциала с альтернативной или улучшенной возможностью настройки привода блокировки, в частности, люфта между механизмом блокировки дифференциала и самим дифференциалом.
Задача решается созданием механизма блокировки дифференциала по независимому пункту формулы изобретения. Предпочтительные дополнительные варианты осуществления изобретения перечислены в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании.
Данный механизм блокировки дифференциала подходит для использования с дифференциалом транспортного средства, в частности, транспортного средства хозяйственного назначения. Механизм блокировки дифференциала включает переключающий элемент, в частности, переключающую вилку, переключающий стержень или переводной рычаг. Переключающий элемент выполнен с возможностью (например, осевого) перемещения для зацепления (включения) и размыкания (выключения) механизма блокировки дифференциала. Механизм блокировки дифференциала включает муфту включения (скользящую муфту), соединенную с переключающим элементом и выполненную с возможностью (например, осевого) перемещения совместно с переключающим элементом. Механизм блокировки дифференциала включает соединительную деталь, соединяющую переключающий элемент и муфту включения для совместного перемещения, причем соединительная деталь соединена с муфтой включения с возможностью осевого перемещения, в частности, для настройки люфта между муфтой включения и дифференциалом (например, запирающим элементом дифференциала).
Изобретение может иметь ряд преимуществ. Механизм перемещения хорошо доступен при выполнении монтажа, так как находится в области муфты включения. Механизм перемещения больше не нужно размещать в области штока, благодаря чему упрощается конструкция и требуется меньше монтажного пространства. Можно обеспечить еще меньше монтажного пространства в области штока, так как больше не требуется установочного хода. Установочный ход переносится в область приводного вала (например, вала задней оси) дифференциала, где в наличии может быть достаточно монтажного пространства в осевом направлении. Распознавание положения переключения механизма блокировки дифференциала может быть выполнено с большей точностью, так как установочный ход/ход перемещения не влияет на точку переключения. Распознавание осуществляется, например, в области переключающей вилки, в перемещении которой больше нет необходимости, как, к примеру, в случае с подкладными шайбами в соответствии с современным уровнем развития технологий. Люфт между муфтой включения и дифференциалом может быть настроен за счет полного монтажа привода блокировки и под воздействием давления. Привод блокировки в процессе настройки и после нее разбирать не нужно. Специальные инструменты не требуются. Конструкция отличается простотой и, тем самым, быстро реализуется на практике.
В частности, выражение «осевой» может относиться к направлению, параллельному центральной или продольной оси муфты включения.
В частности, посредством осевого перемещения соединительной детали по муфте включения может настраиваться относительное положение между муфтой включения, с одной стороны, и соединительной деталью и переключающим элементом, с другой стороны.
В одном из примеров осуществления изобретения осевое положение соединительной детали на муфте включения может изменяться по оси. Соединительная деталь выполнена с возможностью фиксации осевого перемещения на муфте включения в измененном осевом положении. Тем самым, после выполненной настройки осевого положения муфты включения соединительная деталь может быть зафиксирована по оси. Таким образом, выполненная настройка может быть использована в эксплуатации.
В другом примере осуществления изобретения соединительная деталь соединена с муфтой включения с возможностью плавного осевого перемещения. Возможность плавного перемещения позволит особенно точно настраивать люфт между муфтой включения и дифференциалом.
В одном из вариантов осуществления изобретения имеется возможность настройки осевого положения муфты включения относительно дифференциала за счет осевого перемещения соединительной детали относительно муфты включения.
В дополнительном варианте осуществления изобретения соединительная деталь выполнена в форме кольца и/или переключающий элемент и соединительная деталь входят во взаимное зацепление, и/или переключающий элемент входит в зацепление с кольцевой канавкой соединительной детали. Это позволяет обеспечить надежное соединение между переключающим элементом и соединительной деталью.
В одном из вариантов осуществления изобретения соединительная деталь выполнена с возможностью навинчивания на муфту включения и перемещения по оси. В качестве альтернативы или дополнительно соединительная деталь содержит внутреннюю резьбу для навинчивания на наружную резьбу муфты включения с целью перемещаемого по оси соединения соединительной детали с муфтой включения. Резьбовое соединение обеспечивает возможность простой и плавной настройки.
В дополнительном варианте осуществления изобретения соединительная деталь является самофиксирующейся по оси. В качестве альтернативы или дополнительно соединительная деталь фиксируется по оси или выполнена с возможностью осевой фиксации за счет геометрического, силового замыкания и/или сплошного соединения (например, с использованием контргайки, самостопорящейся резьбы, резьбового фиксатора, пластмассового кольца и/или забивания). Тем самым, соединительная деталь может быть простым способом зафиксирована на муфте включения по оси после настройки.
В одном из примеров осуществления изобретения соединительная деталь содержит первый, в частности, кольцеобразный соединительный элемент и второй, в частности, кольцеобразный соединительный элемент. Это позволяет упростить монтаж, в частности, переключающего элемента и/или предусмотреть простой способ самофиксации соединительной детали.
В дополнительном варианте осуществления изобретения первый соединительный элемент и второй соединительный элемент выполнены для взаимной фиксации по оси на муфте включения.
В другом примере осуществления изобретения первый соединительный элемент и второй соединительный элемент в каждом случае содержит внутреннюю резьбу для навинчивания на наружную резьбу муфты включения. Первый соединительный элемент и второй соединительный элемент выполнены с возможностью встречного навинчивания для осевой фиксации соединительной детали на муфте включения.
В частности, соединительные элементы могут формировать общую внутреннюю резьбу соединительной детали и/или общую кольцевую канавку соединительной детали.
В дополнительном варианте осуществления изобретения первый соединительный элемент и второй соединительный элемент выполнены с возможностью взаимного зацепления для осевой фиксации соединительной детали на муфте включения. Например, первый соединительный элемент может иметь гнездо, а второй соединительный элемент - выступ, которые могут входить в зацепление друг с другом.
В одном из вариантов осуществления изобретения переключающий элемент фиксирует муфту включения посредством соединительной детали вдоль продольного направления переключающего элемента. В качестве альтернативы или дополнительно соединительная деталь удерживается между первым зубом вилки переключающего элемента и вторым зубом вилки переключающего элемента. Это позволяет переключающему элементу удерживать муфту включения до монтажа приводного вала дифференциала, продолжающегося через муфту включения. При выполнении демонтажа приводного вала муфта включения не выпадает.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения переключающий элемент содержит первый зуб вилки и второй зуб вилки, которые охватывают соединительную деталь в кольцевой канавке соединительной детали. Первый зуб вилки охватывает кольцевую канавку под углом, превышающим 90°. В качестве альтернативы или дополнительно второй зуб вилки охватывает кольцевую канавку под углом, превышающим 90°. В качестве альтернативы или дополнительно первый зуб и второй зуб вилки охватывают кольцевую канавку (вместе) под углом, превышающим 180°. Это позволяет переключающему элементу удерживать муфту включения через соединительную деталь.
В одном из вариантов осуществления изобретения первый зуб вилки переключающего элемента содержит закругленную поверхность внутреннего контура и/или второй зуб вилки переключающего элемента содержит закругленную поверхность внутреннего контура. Закругленная поверхность внутреннего контура первого зуба вилки и/или закругленная поверхность внутреннего контура второго зуба вилки подогнаны под окружную поверхность основания кольцевой канавки, в частности, у закругления окружной поверхности основания кольцевой канавки соединительной детали.
В частности, поверхности внутреннего контура могут быть обращены друг к другу, и/или соединительная деталь и, тем самым, муфта включения могут удерживаться посредством поверхности внутреннего контура переключающего элемента.
В дополнительном варианте осуществления изобретения муфта включения установлена на приводном валу дифференциала с возможностью осевого смещения, муфта включения содержит группу элементов зацепления с группой запирающих элементов дифференциала и/или механизм блокировки дифференциала содержит смещаемый по оси шток вилки переключения, на котором зафиксирован переключающий элемент без возможности осевого перемещения.
В частности, механизм блокировки дифференциала может приводиться в действие пневматическим, гидравлическим и/или электромагнитным способами, переключающий элемент может быть смещаемым по оси и/или муфта включения может быть смещаемой по оси.
Предпочтительно, чтобы муфта включения могла перемещаться по оси между положением блокировки (включенное положение), в котором муфта включения входит в зацепление с дифференциалом (например, с запирающими элементами дифференциала), и положением разблокировки (выключенное положение), в котором муфта включения не входит в зацепление с дифференциалом (например, с запирающими элементами дифференциала).
Данное изобретение дополнительно относится к транспортному средству, в частности, к транспортному средству хозяйственного назначения. Транспортное средство включает дифференциал, в частности, межколесный дифференциал или межосевой дифференциал, а также описываемый здесь механизм блокировки дифференциала. Этот механизм соединен с дифференциалом для его блокировки.
Кроме того, описываемый здесь механизм блокировки дифференциала может использоваться для дифференциала в других устройствах.
Описанные выше предпочтительные варианты осуществления и признаки изобретения можно комбинировать друг с другом в любом сочетании. Другие детали и преимущества данного изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На них показаны:
Фиг. 1 Вид в продольном разрезе механизма блокировки дифференциала в выключенном положении;
Фиг. 2 Вид в продольном разрезе механизма блокировки дифференциала во включенном положении; и
Фиг. 3 Сечение механизма блокировки дифференциала.
Изображенные на фигурах варианты осуществления изобретения совпадают по меньшей мере частично, так что аналогичные или идентичные детали обозначены одинаковыми номерами позиций и в качестве пояснений к ним даются ссылки на описание других вариантов осуществления либо, соответственно, на другие фигуры во избежание повторений.
На фиг. 1 и 2 изображен механизм 10 блокировки дифференциала. Механизм 10 блокировки дифференциала может блокировать дифференциал 12 транспортного средства, в частности, транспортного средства хозяйственного назначения. Транспортным средством хозяйственного назначения может быть, к примеру, грузовой автомобиль или автобус. Дифференциал 12 может представлять собой, к примеру, межколесный дифференциал или межосевой дифференциал.
На фиг. 1 изображен механизм 10 блокировки дифференциала в выключенном положении. В выключенном положении механизм 10 блокировки дифференциала не блокирует дифференциал 12.
На фиг. 2 изображен механизм 10 блокировки дифференциала во включенном положении. Во включенном положении механизм 10 блокировки дифференциала блокирует дифференциал 12.
Механизм 10 блокировки дифференциала включает корпус 14, шток 16 вилки переключения, переключающий элемент 18, соединительную деталь 20 и муфту 22 включения.
Дифференциал 12 установлен в корпус 14, например, с помощью конического роликоподшипника, с возможностью вращения. Шток 16 установлен в корпусе 14 с возможностью осевого смещения между двумя фиксированными упорами. Шток 16 соединен с поршнем 24. Шток 16 и поршень 24 могут быть изготовлены, например, заодно (цельными) или из нескольких частей. Поршень 24 установлен в направляющей втулке 26 с возможностью осевого смещения. Направляющая втулка 26 установлена в корпус 14. С внутренней стороны корпуса направляющая втулка 26 закрыта поршнем 24. С наружной стороны корпуса направляющая втулка 26 закрыта крышкой 28. Тем самым, в пределах направляющей втулки 26 образована камера 30 для управляющей среды, герметизированная относительно наружного и внутреннего пространства с помощью соответствующих уплотнителей. Упоры штока 16 могут быть предусмотрены, например, внутри корпуса 14 или на нем, внутри крышки 28 или на ней, и/или внутри направляющей втулки 26 либо на ней.
Камера 30 для управляющей среды может заполняться управляющей средой, например, сжатым воздухом или рабочей жидкостью. При заполнении камеры 30 управляющей средой поршень 24 и соединенный с ним шток 16 перемещаются по оси в направлении от крышки 28. Если камера 30 не находится под давлением, поршень 24 и соединенный с ним шток 16 перемещаются под действием винтовой пружины 32 по оси в противоположном направлении. Винтовая пружина 32 выполняет роль возвратной пружины для перевода механизма 10 блокировки дифференциала в выключенное состояние при отсутствии давления в камере 30. Тем не менее, также можно предусмотреть для перемещения штока 16 другой приводной механизм.
Переключающий элемент 18 изображенного варианта осуществления изобретения выполнен в виде переключающей вилки. Тем не менее, также возможно, чтобы переключающий элемент 18 был выполнен, например, в виде (продолговатого) рычага переключения (переводного рычага) или переключающего стержня.
На первом конце переключающий элемент 18 имеет кольцевую область 34. Кольцевая область 34 зафиксирована по оси на штоке 16. Кольцевая область 34 содержит две противоположные торцовые поверхности 36 и 38. Первой торцовой поверхностью 36 кольцевая область 34 переключающего элемента 18 упирается в винтовую пружину 32. Винтовая пружина 32, в свою очередь, упирается в корпус 14. Второй торцовой поверхностью 38 кольцевая область 34 переключающего элемента 18 упирается в выступ штока 16. Также возможно, чтобы переключающий элемент 18 был закреплен на штоке 16 по оси другим способом, например, с помощью резьбы со стопором. За счет осевой фиксации переключающего элемента 18 на штоке 16 переключающий элемент 18 перемещается вместе со штоком 16.
Переключающий элемент 18 продолжается из корпуса 14 в корпус дифференциала 12, подробно здесь не показанный. Переключающий элемент 18 соединен с муфтой 22 включения через соединительную деталь 20.
Концом, противоположным первому концу, переключающий элемент 18 соединен с соединительной деталью 20. В частности, переключающий элемент 18 входит в зацепление с кольцевой канавкой 40 соединительной детали 20. При осевом перемещении переключающий элемент 18 захватывает соединительную деталь 20 и муфту 22 включения.
На фиг. 3 подробно показано соединение между переключающим элементом 18 и соединительной деталью 20.
Переключающий элемент 18 содержит первый зуб 42 вилки и второй зуб 44 вилки. Зубья 42, 44 вилки охватывают кольцевую канавку 40 соединительной детали 20. В частности, зубья 42, 44 вилки охватывают кольцевую канавку 40 под углом, превышающим 180°. Кольцевую канавку 40 зубья 42, 44 вилки охватывают с сохранением люфта. Переключающий элемент 18 удерживает соединительную деталь 20 и муфту 22 включения в направлении вдоль своей продольной оси.
В частности, каждый из зубьев 42, 44 вилки в каждом случае содержит закругленную поверхность 46, 48 внутреннего контура. Поверхность 46 внутреннего контура первого зуба 42 вилки противоположна поверхности 48 внутреннего контура второго зуба 44 вилки. Поверхности 46, 48 внутреннего контура подогнаны к окружной поверхности 50 основания кольцевой канавки 40. Поверхности 46, 48 внутреннего контура охватывают окружную поверхность 50 основания с сохранением люфта для предотвращения выпадения соединительной детали 20 и муфты 22 включения.
Закругленное исполнение зубьев 42, 44 вилки возможно благодаря разъемной (в частности, двухкомпонентной) конструкции соединительной детали 20, которая более подробно описана в другом месте данного текста. Тем самым, зубья 42, 44 вилки могут фиксировать соединительную деталь 20 и муфту 22 включения до монтажа приводного вала 58, например, вала задней оси. При этом, в частности, нет необходимости следить за точным соблюдением допусков.
Далее в описании снова будет даваться ссылка, в частности, на фиг. 1 и 2.
Соединительная деталь 20 имеет кольцевую форму. В частности, соединительная деталь 20 выполнена в виде направляющего резьбового кольца, которое направляется переключающим элементом 18 и направляет муфту 22 включения.
Соединительная деталь 20 содержит первый кольцеобразный соединительный элемент 52 и второй кольцеобразный соединительный элемент 54. Вместе соединительные элементы 52, 54 образуют кольцевую канавку 40. Оба соединительных элемента 52, 54 содержат внутреннюю резьбу 56.
Муфта 22 включения (скользящая муфта) выполнена с возможностью осевого перемещения за счет соединения типа вал - ступица, например, зубчатого или шлицевого соединения, по приводному валу 58 дифференциала 12. Муфта 22 содержит наружную резьбу 60, соответствующую внутренней резьбе 56 соединительной детали 20. На торцевой стороне муфта 22 включения выполнены элементы 62 зацепления, например, зубья или лапки. Элементы 62 могут входить в зацепление в соответствующие запирающие элементы 64, например, зубья или лапки, дифференциала 12 для блокировки дифференциала 12. Для блокировки дифференциала 12 муфта 22 включения перемещается по оси в направлении к запирающим элементам 64 (на фиг. 1 и 2 влево). Для разблокировки дифференциала 12 муфта 22 включения перемещается по оси в противоположном направлении (на фиг. 1 и 2 вправо). Перемещение муфты 22 включения происходит за счет осевого смещения штока 16, переключающего элемента 18 и соединительной детали 20.
Из-за обусловленных особенностями производства и монтажа допусков между механизмом 10 блокировки дифференциала и дифференциалом 12 необходимо выполнять настройку осевого положения муфты 22 включения относительно дифференциала 12. Это позволяет создать условия, в которых элементы 62 зацепления муфты 22 включения и запирающие элементы 64 дифференциала 12 входят в желаемое взаимное зацепление при блокировке дифференциала 12. Также это позволяет создать условия, в которых элементы 62 зацепления муфты 22 включения и запирающие элементы 64 дифференциала 12 полностью выходят из взаимного зацепления при разблокировке/выключении дифференциала 12.
Для настройки осевого положения муфты 22 включения соединительная деталь 20 навинчивается по внутренней резьбе 56 на наружную резьбу 60 муфты 22 включения. Резьбовое соединение между соединительной деталью 20 и муфтой 22 включения позволяет соединительной детали 20 плавно перемещаться по оси на муфте 22 включения для изменения положения. В результате обеспечивается возможность очень точной настройки необходимого осевого положения муфты 22 включения в заблокированном и разблокированном положении. Следовательно, обусловленный особенностями изготовления и монтажа люфт между компонентами механизма 10 блокировки дифференциала и дифференциалом 12 может быть настроен или, соответственно, компенсирован за счет осевого перемещения соединительной детали 20 относительно муфты 22 включения.
После настройки осевого положения муфты 22 включения за счет осевого перемещения между соединительной деталью 20 и муфтой 22 включения соединительная деталь 20 будет зафиксирована на муфте 22 включения в осевом направлении.
В показанном варианте осуществления изобретения соединительная деталь 20 сама фиксируется на муфте 22 включения. В частности, соединительные элементы 52, 54 навинчиваются во встречном направлении и, тем самым, фиксируют друг друга. Для усиления эффекта фиксации соединительные элементы 52, 54 могут дополнительно входить во взаимное зацепление, как показано на изображении. Для этого один из соединительных элементов 52, 54 может содержать, к примеру, кольцевое гнездо, а другой из двух соединительных элементов 52, 54 - соответствующий выступ (наклонную плоскость), который может входить в гнездо.
Также возможно, чтобы соединительная деталь 20 была выполнена в виде цельной детали и/или с другой возможностью осевой фиксации на муфте 22 включения. Например, дополнительно или в качестве альтернативы соединительная деталь 20 может быть зафиксирована по оси за счет геометрического, силового замыкания и/или сплошного соединения (например, с использованием контргайки, самостопорящейся резьбы, резьбового фиксатора, пластмассового кольца и/или забивания в паз).
Данное изобретение не ограничивается предпочтительными примерами осуществления, которые были описаны выше. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, в которых также будет использована идея данного изобретения, и поэтому такие варианты будут входить в пределы правовой охраны. В частности, данное изобретение претендует на защиту предмета и признаков из зависимых пунктов формулы изобретения вне зависимости от отсылки к соответствующим пунктам формулы. В частности, признаки независимого пункта 1 формулы изобретения могут быть раскрыты независимо друг от друга. Дополнительно признаки зависимых пунктов формулы изобретения раскрываются независимо от всех признаков независимого пункта 1 и, к примеру, независимо от признаков касательно наличия и/или конфигурации переключающего элемента, муфты включения и/или соединительной детали из независимого пункта 1.
Список номеров позиций
10 Механизм блокировки дифференциала
12 Дифференциал
14 Корпус
16 Шток вилки переключения
18 Переключающий элемент
20 Соединительная деталь
22 Муфта включения
24 Поршень
26 Направляющая втулка
28 Крышка корпуса
30 Камера для управляющей среды
32 Винтовая пружина
34 Кольцевая область
36 Первая торцовая поверхность
38 Вторая торцовая поверхность
40 Кольцевая канавка
42 Первый зуб вилки
44 Второй зуб вилки
46 Поверхность внутреннего контура
48 Поверхность внутреннего контура
50 Окружная поверхность основания
52 Первый соединительный элемент
54 Второй соединительный элемент
56 Внутренняя резьба
58 Приводной вал
60 Наружная резьба
62 Элементы зацепления
64 Запирающие элементы