ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫЙ БЛОКИРУЕМЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ С МЕХАНИЗМОМ ОБНАРУЖЕНИЯ БЛОКИРОВКИ
ELECTRIC DRIVE LOCKABLE DIFFERENTIAL WITH LOCK DETECTION MECHANISM

Перекрестные ссылки на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент Индии № 201711007647, поданной 3 марта 2017 г. Описание указанной выше заявки включено в настоящий документ путем ссылки.
Область изобретения
Настоящее описание относится по существу к зубчатым дифференциалам в сборе и, более конкретно, к электроприводному блокируемому дифференциалу с механизмом обнаружения блокировки.
Предпосылки создания изобретения
В мосте в сборе может быть предусмотрен зубчатый механизм дифференциала, который используют для передачи крутящего момента от приводного вала на пару выходных валов. Приводной вал может приводить в движение дифференциал с помощью конической шестерни, входящей в зацепление с зубчатым венцом, установленным на корпусе дифференциала. В автомобильной технике дифференциал позволяет шинам, установленным на обоих концах моста в сборе, вращаться с разной скоростью. Это важно, когда транспортное средство поворачивает, поскольку внешняя шина перемещается по дуге большей длины, чем внутренняя шина. Таким образом, внешняя шина должна вращаться с большей скоростью, чем внутренняя, чтобы компенсировать большее расстояние перемещения. Дифференциал включает в себя корпус дифференциала и зубчатый механизм, позволяющий передавать крутящий момент от приводного вала к выходным валам, одновременно обеспечивая при необходимости возможность вращения выходных валов с разными скоростями. Зубчатый механизм может по существу включать в себя пару боковых шестерен, установленных для вращения вместе с соответствующими выходными валами. Ряд поперечных штифтов или валов ведущих шестерен неподвижно установлен на корпусе дифференциала для вращения вместе с ним. Соответствующее множество ведущих шестерен установлено для вращения с валами ведущих шестерен и находится в зубчатом зацеплении с обеими боковыми шестернями.
Некоторые зубчатые механизмы дифференциала включают в себя дифференциалы с изменением силы сцепления с дорогой, такие как механизмы, обеспечивающие функцию блокировки. Блокируемые дифференциалы включают в себя некоторый механизм блокировки для предотвращения поворота одной из боковых шестерен относительно корпуса передач, при этом блокирующий механизм приводится в действие каким-либо исполнительным механизмом. Только в качестве примера исполнительный механизм может включать в себя наклонный шаровой механизм, в котором вращение наклонной пластины замедляется относительно корпуса передач, и это инициирует наклон в ответ на передачу сигнала на электромагнитную катушку, расположенную рядом с наклонной пластиной. Другие конфигурации являются непосредственно действующими и предусматривают использование зубчатой муфты, которая перемещается для вхождения в зацепление с боковой шестерней при нажатии стержней, перемещаемых посредством перемещения диска при подаче напряжения на катушку. Таким образом, доступно множество конфигураций. Примеры блокируемых дифференциалов типа, описанного выше в настоящем документе, приведены в патентах США № 6,083,134 и № 6,551,209, оба из которых принадлежат правопреемнику настоящего описания и включены в настоящий документ путем ссылки. В таких примерах передача входного сигнала на электромагнитную катушку приводит к тому, что блокирующий элемент входит в зацепление с соответствующей частью, связанной с боковой шестерней дифференциала, расположенной рядом с конструкцией исполнительного механизма. В некоторых случаях дифференциал может оставаться в заблокированном состоянии после отключения электромагнитной катушки, например, из-за гашения крутящего момента между зубьями зубчатой муфты.
Приведенное в настоящем документе описание предпосылок создания изобретения предназначено для общего представления контекста описания. Работа упомянутых в данном контексте изобретателей, в объеме, описанном в настоящем разделе «Предпосылки создания изобретения», а также в аспектах описания, которые могут не быть отнесены к предыдущему уровню техники на момент подачи заявки, не должна прямо или косвенно противопоставляться в качестве предшествующего уровня техники настоящему изобретению.
Изложение сущности изобретения
Электронно блокируемый дифференциал в сборе, сконструированный в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя корпус дифференциала, первую и вторую боковые шестерни, узел активации блокировки и механизм обнаружения блокировки. Корпус дифференциала определяет первое и второе отверстия выходных валов, которые расположены соосно по оси вращения корпуса дифференциала. Первая шестерня образует первое отверстие вала, выполненное с возможностью обеспечения первого передающего крутящий момент соединения с первым выходным валом, устанавливаемым в первое отверстие выходного вала. Вторая боковая шестерня образует второе отверстие выходного вала, выполненное с возможностью обеспечения второго передающего крутящий момент соединения со вторым выходным валом, устанавливаемым во второе отверстие выходного вала. Исполнительный механизм блокировки избирательно перемещается между заблокированным состоянием, в котором боковые шестерни зафиксированы для параллельного вращения, и незаблокированным состоянием, в котором боковые шестерни вращаются относительно друг друга. Механизм обнаружения блокировки определяет, находится ли исполнительный механизм блокировки в заблокированном или незаблокированном состоянии.
В соответствии с дополнительными признаками исполнительный механизм блокировки включает в себя диск и узел статора. Узел статора имеет электромагнитную катушку. Механизм обнаружения блокировки включает в себя первый элемент, закрепленный для параллельного перемещения вместе с диском и перемещающийся относительно второго элемента. Первый элемент может быть соединен с кронштейном, зафиксированным для перемещения вместе с диском. Первый элемент имеет первые выводы, а второй элемент имеет вторые выводы. Первые и вторые выводы перемещаются в заданное положение относительно друг друга до тех пор, пока переключатель не изменит состояние и не отправит контроллеру сигнал о заблокированном состоянии.
Что касается других элементов, диск выполнен с возможностью поступательного перемещения на первое расстояние, при котором переключатель остается в первом состоянии, и последующего поступательного перемещения на второе расстояние, при котором переключатель остается во втором состоянии. В одном примере переключатель является нормально разомкнутым. В другом примере переключатель является нормально замкнутым. Первый элемент вращается при поступательном перемещении кронштейна.
В соответствии с другими признаками механизм обнаружения блокировки дополнительно содержит смещающий элемент, который смещает первый элемент в направлении разомкнутого положения, указывающего на незаблокированное состояние. Первый элемент может содержать предохранитель, поворачивающийся для вхождения в контакт со вторым элементом. Предохранитель может быть прикреплен с возможностью вращения с валом, приводимым во вращательное движение при вращении поворотного рычага, предусмотренного в механизме обнаружения блокировки. Штырь может быть соединен с кронштейном. Штифт может входить во взаимодействие и заставлять поворотный рычаг вращаться при поступательном перемещении кронштейна. Пара ведущих шестерен может находиться в зацеплении с первой и второй боковыми шестернями с образованием механизма передачи крутящего момента, выполненного с возможностью передачи крутящего момента между ведущими шестернями и первой и второй боковыми шестернями для вращения первой и второй боковых шестерен вокруг оси вращения. Механизм передачи крутящего момента также выполнен с возможностью обеспечения вращения первой и второй боковых шестерен с различными скоростями вращения относительно друг друга вокруг оси вращения в незаблокированном состоянии. Механизм обнаружения блокировки содержит нормально разомкнутый механический переключатель.
Электронно блокируемый дифференциал в сборе, сконструированный в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя корпус дифференциала, первую и вторую боковые шестерни, узел активации блокировки и механизм обнаружения блокировки. Корпус дифференциала определяет первое и второе отверстия выходных валов, которые расположены соосно по оси вращения корпуса дифференциала. Первая шестерня образует первое отверстие вала, выполненное с возможностью обеспечения первого передающего крутящий момент соединения с первым выходным валом, устанавливаемым в первое отверстие выходного вала. Вторая боковая шестерня образует второе отверстие выходного вала, выполненное с возможностью обеспечения второго передающего крутящий момент соединения со вторым выходным валом, устанавливаемым во второе отверстие выходного вала. Исполнительный механизм блокировки избирательно перемещается между заблокированным состоянием, в котором боковые шестерни зафиксированы для параллельного вращения, и незаблокированным состоянием, в котором боковые шестерни вращаются относительно друг друга. Исполнительный механизм блокировки имеет диск, выполненный с возможностью поступательного перемещения при подаче напряжения на электромагнитную катушку. Механизм обнаружения блокировки определяет, находится ли исполнительный механизм блокировки в заблокированном или незаблокированном состоянии. Механизм обнаружения блокировки включает в себя нормально разомкнутый переключатель, который перемещается между разомкнутым положением, соответствующим незаблокированному состоянию, и замкнутым положением, соответствующим заблокированному состоянию. Нормально разомкнутый переключатель имеет первый элемент, выполненный с возможностью перемещения вместе с диском относительно второго элемента на первое расстояние, соответствующее разомкнутому положению, и на второе расстояние, соответствующее замкнутому положению.
В соответствии с другими признаками первый и второй выводы, выполненные на соответствующих первом и втором элементах, находятся на достаточном расстоянии друг от друга вдоль первого расстояния, на котором нормально разомкнутый переключатель остается разомкнутым. Первый элемент может быть соединен с кронштейном, зафиксированным для перемещения вместе с диском. Первый элемент может содержать предохранитель, поворачивающийся для вхождения в контакт со вторым элементом, причем предохранитель прикреплен с возможностью вращения с валом, приводимым во вращательное движение при вращении поворотного рычага, предусмотренного в механизме обнаружения блокировки. Механизм обнаружения блокировки дополнительно содержит штырь, соединенный с кронштейном, причем штырь входит во взаимодействие и заставляет поворотный рычаг вращаться при поступательном перемещении кронштейна.
Электронно блокируемый дифференциал в сборе, сконструированный в соответствии с настоящим изобретением, включает в себя корпус дифференциала, первую и вторую боковые шестерни, узел активации блокировки и механизм обнаружения блокировки. Корпус дифференциала определяет первое и второе отверстия выходных валов, которые расположены соосно по оси вращения корпуса дифференциала. Первая шестерня образует первое отверстие вала, выполненное с возможностью обеспечения первого передающего крутящий момент соединения с первым выходным валом, устанавливаемым в первое отверстие выходного вала. Вторая боковая шестерня образует второе отверстие выходного вала, выполненное с возможностью обеспечения второго передающего крутящий момент соединения со вторым выходным валом, устанавливаемым во второе отверстие выходного вала. Исполнительный механизм блокировки избирательно перемещается между заблокированным состоянием, в котором боковые шестерни зафиксированы для параллельного вращения, и незаблокированным состоянием, в котором боковые шестерни вращаются относительно друг друга. Исполнительный механизм блокировки имеет диск, выполненный с возможностью поступательного перемещения при подаче напряжения на электромагнитную катушку. Механизм обнаружения блокировки определяет, находится ли исполнительный механизм блокировки в заблокированном или незаблокированном состоянии. Механизм обнаружения блокировки включает в себя нормально замкнутый переключатель, который перемещается между замкнутым положением, соответствующим незаблокированному состоянию, и разомкнутым положением, соответствующим заблокированному состоянию. Нормально замкнутый переключатель имеет первый элемент, выполненный с возможностью перемещения вместе с диском относительно второго элемента на первое расстояние, соответствующее замкнутому положению, и на второе расстояние, соответствующее разомкнутому положению.
Краткое описание графических материалов
Настоящее изобретение станет более понятным из подробного описания и прилагаемых чертежей, на которых:
на фиг. 1 представлен вид в поперечном сечении зубчатого механизма электронно блокируемого дифференциала в соответствии с одним примером настоящего описания;
на фиг. 2 представлен местный вид в поперечном сечении зубчатого механизма электронно блокируемого дифференциала, изображенного на фиг. 1, иллюстрирующий узел датчика обнаружения блокировки, выполненный в соответствии с одним примером настоящего описания;
на фиг. 3 представлен вид в перспективе нормально замкнутого узла датчика обнаружения блокировки, выполненного в соответствии с другим примером настоящего описания;
на фиг. 4A представлен вид узла датчика обнаружения блокировки в поперечном сечении, выполненном вдоль линии 4-4 на фиг. 3, показанного в разомкнутом положении;
на фиг. 4B представлен вид сбоку узла датчика обнаружения блокировки, изображенного на фиг. 4A и показанного в замкнутом положении;
на фиг. 5 представлен вид в перспективе нормально разомкнутого узла датчика обнаружения блокировки, выполненного в соответствии с другим примером настоящего описания и показанного в замкнутом, заблокированном положении;
на фиг. 6 представлен вид узла датчика обнаружения блокировки в поперечном сечении, выполненном вдоль линии 6-6 на фиг. 5;
на фиг. 7 представлен вид в перспективе нормально разомкнутого узла датчика обнаружения блокировки, изображенного на фиг. 5 и показанного со снятой крышкой для иллюстрации;
на фиг. 8 представлен вид узла датчика обнаружения блокировки в поперечном сечении, выполненном вдоль линии 8-8 на фиг. 7;
на фиг. 9 представлен вид в перспективе узла датчика обнаружения блокировки, изображенного на фиг. 5 и показанного в разомкнутом, незаблокированном положении;
на фиг. 10 представлен вид узла датчика обнаружения блокировки в поперечном сечении, выполненном вдоль линии 10-10 на фиг. 9; и
на фиг. 11 представлен вид в перспективе нормально разомкнутого узла датчика обнаружения блокировки, изображенного на фиг. 9 и показанного со снятой крышкой для иллюстрации.
Подробное описание
Рассмотрим вначале фиг. 1, на которой изображен электронно блокируемый дифференциал в сборе, сконструированный в соответствии с настоящим описанием и обозначенный в целом позицией 10. Электронно блокируемый дифференциал 10 в сборе по существу может включать в себя зубчатый узел или механизм 20 дифференциала, расположенный в корпусе 22 дифференциала. Электронно блокируемый дифференциал 10 в сборе может быть установлен в корпус (не показан) и приводить в действие пару валов моста (не показаны), соединенных с приводными колесами (не показаны).
Зубчатый узел 20 дифференциала включает в себя пару боковых шестерен 40 и 42, которые установлены с возможностью вращения вместе с валами моста (а также первым и вторым приводными колесами). Боковые шестерни 40 и 42 образуют первое и второе отверстия 44 и 46 вала моста. Поперечный штифт или вал 50 ведущей шестерни может быть неподвижно установлен на корпусе 22 дифференциала для вращения вместе с ним. Соответствующая пара ведущих шестерен 52 установлена с возможностью вращения с валами 50 ведущих шестерен и находится в зубчатом зацеплении с обеими боковыми шестернями 40 и 42.
Следует понимать, что при определенных рабочих условиях, например во время поворота транспортного средства или при наличии небольшого различия в размерах шин, допустимо возникновение определенного дифференцирующего действия между боковыми шестернями 40 и 42. Однако в электронно блокируемом дифференциале 10 в сборе согласно настоящей заявке отсутствуют пакеты муфты или другие механизмы, необходимые только для замедления или ограничения дифференцирующего действия. Вместо этого электронно блокируемый дифференциал 10 в сборе работает либо в неактивированном, незаблокированном режиме (фактически действуя как «открытый дифференциал»), либо в активированном, заблокированном режиме.
Электронно блокируемый дифференциал 10 в сборе включает в себя исполнительный механизм 70 блокировки, по существу включающий в себя диск 74 и узел 78 статора. Диском 74 управляет узел 78 статора. Узел 78 статора включает в себя электромагнитную катушку 80. Диск 74 соединен с возможностью поступательного перемещения с фиксирующей пластиной 84. Электронно блокируемый дифференциал 10 в сборе изображен на фиг. 1 в разомкнутом состоянии, в котором электромагнитная катушка 80 не под напряжением (что соответствует неактивированному, незаблокированному состоянию). При подаче напряжения на электромагнитную катушку 80 диск 74 перемещается к электромагнитной катушке 80, таким образом перемещая фиксирующую пластину 84 влево, как показано на фиг. 1. Фиксирующая пластина 84 вызывает блокировку боковой шестерни 42 для параллельного вращения с боковой шестерней 40, что соответствует активированному, заблокированному состоянию. Напряжение на электромагнитную катушку 80 подается с помощью пары электрических проводов 90, которые также упоминаются в настоящем документе для указания подачи электрического входного сигнала в исполнительный механизм 70 блокировки.
Далее со ссылкой на фиг. 2 и 3 будут описаны дополнительные признаки электронно блокируемого дифференциала 10 в сборе. Электронно блокируемый дифференциал 10 в сборе в соответствии с настоящим описанием включает в себя механизм 110 обнаружения блокировки. Механизм 110 обнаружения блокировки по существу включает в себя первый элемент 112, соединенный с кронштейном 116, который перемещается относительно второго элемента 120. В проиллюстрированном примере первый элемент 112 зафиксирован для поступательного перемещения с кронштейном 116. Кронштейн 116 зафиксирован для перемещения вместе с диском 74.
Следует понимать, что, когда диск 74 перемещается к электромагнитной катушке 80 (т. е. при перемещении зубчатого узла 20 дифференциала в активированное, заблокированное положение), то же происходит с кронштейном 116 и первым элементом 112. Первый элемент 112 имеет первые выводы 130. Второй элемент 120 включает в себя вторые выводы 132. Когда первые и вторые выводы 130, 132 перемещаются в заданное положение относительно друг друга, переключатель 140 замыкается и отправляет контроллеру 142 сигнал о заблокированном состоянии электромагнитно блокируемого дифференциала 10 в сборе. Контроллер 142 может отправлять на приборную панель 144 транспортного средства сигнал, информирующий водителя о том, что электромагнитно блокируемый дифференциал 10 в сборе заблокирован. Как указано выше, в некоторых примерах электронно блокируемый дифференциал 10 в сборе может оставаться заблокированным даже после отключения напряжения на катушках 80 (в некоторых примерах без информирования об этом водителя). Таким образом, в то время как водитель, возможно, переключил электромагнитно блокируемый дифференциал 10 в незаблокированное положение, электромагнитно блокируемый дифференциал 10 может оставаться заблокированным. Следует понимать, что при помощи механизма 110 обнаружения блокировки настоящей конфигурации водителю в реальном времени предоставляется гарантия того, что электромагнитно блокируемый дифференциал 10 в сборе находится в незаблокированном состоянии.
В соответствии с дополнительными признаками диск 74 может поступательно перемещаться на первое расстояние 150, причем переключатель 140 остается разомкнутым. В одном примере конфигурации первое расстояние 150 может составлять 1,25 мм. Диск 74 может дополнительно поступательно перемещаться на второе расстояние 154, причем переключатель 140 замкнут. В некоторых примерах переключатель 140 может быть замкнут во время перемещения на второе расстояние 154. В одном примере конфигурации второе расстояние 154 может составлять 1,25 мм. Таким образом, общий зазор 156 первого и второго расстояний 150, 154 составляет 2,5 мм. Другие значения расстояний также входят в объем настоящего описания.
Болт 170 с заплечиком может быть ввинчен в прижимной штифт, вдавленный в фиксирующую пластину 84. Возможно использование других конфигураций, предусматривающих непосредственное соединение диска 74 с фиксирующей пластиной 84. При перемещении диска 74 к электромагнитной катушке 80 болт 170 с заплечиком может оказывать прямое воздействие на фиксирующую пластину 84. Смещающий элемент 180 смещает первый элемент 112 в направлении вправо, как показано на фиг. 2, в разомкнутое положение.
На фиг. 3–4B показан механизм 210 обнаружения блокировки, выполненный в соответствии с дополнительными признаками. Механизм 210 обнаружения блокировки представляет собой нормально замкнутый механический переключатель. Механизм 210 обнаружения блокировки по существу включает в себя первый элемент 212, соединенный с кронштейном 216, который перемещается относительно второго элемента 220. Первый элемент 212 зафиксирован для поступательного перемещения с кронштейном 216. Кронштейн 216 зафиксирован для перемещения вместе с диском 74. Следует понимать, что, когда диск 74 перемещается к электромагнитной катушке 80, то же происходит с кронштейном 216 и первым элементом 212. Первый элемент 212 имеет первые выводы 230. Второй элемент 220 включает в себя вторые выводы 232. Когда первые и вторые выводы 230, 232 перемещаются в заданное положение относительно друг друга, переключатель 240 размыкается и отправляет контроллеру 242 сигнал о заблокированном состоянии электромагнитно блокируемого дифференциала в сборе. Контроллер 242 может отправлять на приборную панель 244 транспортного средства сигнал, информирующий водителя о том, что электромагнитно блокируемый дифференциал 10 в сборе заблокирован.
В соответствии с дополнительными признаками диск 74 может поступательно перемещаться на первое расстояние 250, при этом переключатель 240 остается замкнутым. В одном примере конфигурации первое расстояние 250 может составлять 1,25 мм. Диск 74 может дополнительно поступательно перемещаться на второе расстояние 254, при этом переключатель 240 разомкнут. В некоторых примерах переключатель 240 может быть разомкнут во время перемещения на второе расстояние 254. В одном примере конфигурации второе расстояние 254 может составлять 1,25 мм. Таким образом, общий зазор 256 первого и второго расстояний 150, 154 составляет 2,5 мм. Другие значения расстояний также входят в объем настоящего описания. Смещающий элемент 280 смещает первый элемент 212 в направлении вправо, как показано на фиг. 2, в замкнутое положение.
На фиг. 5–11 показан механизм 310 обнаружения блокировки, выполненный в соответствии с дополнительными признаками. Механизм 310 обнаружения блокировки представляет собой нормально разомкнутый механический переключатель. Механизм 310 обнаружения блокировки показан в замкнутом положении (соответствующем пребыванию дифференциала 10 в сборе в активированном, заблокированном положении) на фиг. 5–8. Механизм 310 обнаружения блокировки показан в разомкнутом положении (соответствующем пребыванию дифференциала 10 в сборе в неактивированном, незаблокированном положении) на фиг. 9–11. Механизм 310 обнаружения блокировки по существу включает в себя первый элемент 312 в виде предохранителя, который перемещается относительно второго элемента 320. Первый элемент 312 выполнен с возможностью поворота при поступательном перемещении кронштейна 324. В показанном примере штифт 326, соединенный с кронштейном 324, заставляет поворотный рычаг 328, закрепленный на валу 330, вращаться. Первый элемент 312, в свою очередь, поворачивается с валом 330 и входит в контакт со вторым элементом 320 в замкнутом положении, замыкая переключатель 336. Смещающий элемент 334 заставляет вал 330 поворачиваться в направлении против часовой стрелки, как показано на фиг. 7, в разомкнутое положение. Таким образом, первый элемент 312, второй элемент 320 и смещающий элемент 334 могут вместе содержать подпружиненный вывод 338.
Кронштейн 324 зафиксирован для перемещения вместе с диском 74. Следует понимать, что, когда диск 74 перемещается к электромагнитной катушке 80, то же происходит с кронштейном 324 и в конечном итоге с первым элементом 312. Когда переключатель 336 замыкается, контроллеру 342 отправляется сигнал о заблокированном состоянии электромагнитно блокируемого дифференциала 10 в сборе. Контроллер 342 может отправлять на приборную панель 344 транспортного средства сигнал, информирующий водителя о том, что электромагнитно блокируемый дифференциал 10 в сборе заблокирован.
Приведенное выше описание одного или более примеров приведено для целей иллюстрации и описания. Оно не предназначено для того, чтобы быть исчерпывающим или ограничивать изобретение. Отдельные элементы или признаки конкретного примера по существу не ограничены этим конкретным примером, а являются взаимозаменяемыми в соответствующих случаях и могут быть использованы в выбранном примере, даже если они конкретно не показаны или не описаны. Они также могут быть различным образом модифицированы. Такие изменения не следует рассматривать как отступление от настоящего описания, и все такие модификации включены в объем настоящего описания.