ДИФФЕРЕНЦИАЛ ПОВЫШЕННОГО ТРЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ЦИЛИНДРОКОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ И КОРПУС ДИФФЕРЕНЦИАЛА
LIMITED SLIP DIFFERENTIAL USING FACE GEARS AND DIFFERENTIAL HOUSING

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к корпусу, предназначенному для установки сателлитов в дифференциале, и к дифференциалу с таким корпусом.
Уровень техники
Геликоидальные цилиндроконические зубчатые передачи для использования в дифференциалах известны в существующей технике, как, например, в патентах США №3253483 и 4791832. Однако геликоидальные цилиндроконические зубчатые передачи в дифференциалах обычно не использовались, например, в связи с тем, что передачи имели недостаточную прочность, ограничивающие крутящий момент.
Сущность изобретения
Дифференциал содержит полуосевую шестерню с геликоидальными цилиндроконическими зубьями, геликоидальный сателлит, входящий в зацепление с полуосевой шестерней, и корпус дифференциала, в котором установлен геликоидальный сателлит. Корпус дифференциала имеет первую лицевую поверхность, вторую лицевую поверхность, противоположную первой лицевой поверхности; первый выступ, расположенный на первой лицевой поверхности, и второй выступ, расположенный на второй лицевой поверхности. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения дифференциал дополнительно содержит исполнительный механизм, предназначенный для зацепления с корпусом сателлита. Исполнительный механизм содержит первую лицевую поверхность, которая включает в себя углубление, по существу соответствующее по форме первому выступу или второму выступу на корпусе сателлита. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения дифференциал дополнительно содержит множество фрикционных пластин, расположенных между исполнительным механизмом и кожухом дифференциала.
Корпус выполнен с возможностью установки в нем, по меньшей мере, одного геликоидального сателлита и выполнен в виде в целом кольцеобразного обода. В целом кольцеобразный обод имеет первую лицевую поверхность и первый выступ, расположенный на первой лицевой поверхности и выступающий в осевом направлении относительно кольцеобразного обода. В целом кольцеобразный обод также имеет вторую лицевую поверхность и второй выступ, расположенный на второй лицевой поверхности и выступающий в осевом направлении относительно кольцеобразного обода. В целом кольцеобразный обод также имеет отверстие, проходящие радиально по направлению внутрь от внешней радиальной поверхности кольцеобразного обода. В целом кольцеобразный обод также имеет канал, проходящий от первой лицевой поверхности ко второй лицевой поверхности, при этом канал соосен отверстию.
Краткое описание чертежей
Далее описаны в качестве примера варианты осуществления изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, в которых:
Фиг.1 является детальным изображением дифференциала в перспективе в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.2 является видом дифференциала в разрезе в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.3 является видом в перспективе корпуса дифференциала, показанного на фиг.1.
Фиг.4 является видом в перспективе сателлита и полуосевой шестерни дифференциала, показанного на фиг.1.
Фиг.5 является видом в перспективе исполнительного механизма дифференциала, показанного на фиг.1.
Фиг.6 является видом в перспективе исполнительного механизма, показанного на фиг.5, расположенного в корпусе дифференциала, показанного на фиг.1.
Фиг.7А-7В являются схематическими видами для изображения силы, действующей на корпус дифференциала, показанный на фиг.2.
Подробное описание
Далее представлены варианты осуществления настоящего изобретения, примеры которых описаны здесь с помощью сопроводительных чертежей. В то время как изобретение будет описываться как связанное с вариантами осуществления изобретения, должно быть понятно, что эти варианты осуществления изобретения не следует рассматривать как ограничивающие это изобретение. И наоборот, предполагается, что изобретение охватывает изменения, модификации и эквивалентные решения, которые могут быть включены в рамки сущности и объема изобретения, как они сформулированы в прилагаемой формуле изобретения.
Фиг.1-2 в целом иллюстрируют вариант осуществления изобретения дифференциала 10 в соответствии с настоящим изобретением. Дифференциал 10 содержит корпус 12, в котором установлены сателлиты. Как показано на фиг.1 и 3, корпус 12 может быть выполнен в виде одного целого (например, содержать однородную, цельную, и/или монолитную структуру) в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Корпус 12 сателлита может иметь, в целом, кольцеобразную форму в соответствии с вариантом осуществления изобретения и содержит внешнюю радиальную поверхность 14, которая проходит по окружности вокруг корпуса 12. Корпус 12 дополнительно содержит первую лицевую поверхность 16 и вторую лицевую поверхность 18. Вторая лицевая поверхность 18 противоположна первой лицевой поверхности 16.
Корпус 12 имеет первый выступ 20, расположенный на первой лицевой поверхности 16. Первый выступ 20 проходит в осевом направлении в целом кольцеобразного корпуса 12. Корпус 12 дополнительно имеет второй выступ 22, расположенный на второй лицевой поверхности 18 в осевом направлении в целом кольцеобразного корпуса 12. Корпус 12 может иметь один выступ 20 на первой лицевой поверхности 16 и один выступ 22 на второй лицевой поверхности 18 в варианте осуществления изобретения или множество выступов 20 на первой лицевой поверхности 16 и/или множество выступов 22 на второй лицевой поверхности 18 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. По меньшей мере, один из первых выступов 20 имеет наклонную или клиновидную поверхность в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Каждый из первых выступов 20 имеет наклонную или клиновидную поверхность в соответствии с вариантом осуществления изобретения. По меньшей мере, один из вторых выступов 22 имеет наклонную или клиновидную поверхность, в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Каждый из вторых выступов 22 имеет наклонную или клиновидную поверхность, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
По меньшей мере, один из первых выступов 20 может содержать множество поверхностей в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Например, и без ограничения, по меньшей мере, одна из поверхностей может быть, по существу, параллельной первой лицевой поверхности 16, и, по меньшей мере, одна из поверхностей может быть, по существу, наклонена относительно первой лицевой поверхности 16. По меньшей мере, один из вторых выступов 22 может содержать множество поверхностей в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Например, и без ограничения, по меньшей мере, одна из поверхностей может быть, по существу, параллельной второй лицевой поверхности 18, и, по меньшей мере, одна из поверхностей может быть, по существу, наклонена относительно второй поверхности 18. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, один из первых выступов 20 и/или вторых выступов 22 может содержать три поверхности. Хотя наклонная или клиновидная поверхность, составленная из трех плоскостей, приводится подробно, первый и второй выступы 20, 22 могут иметь меньшее или большее число поверхностей в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения.
Корпус может быть выполнен для установки в нем одного или более сателлитов 24, расположенных в радиальном направлении, и отстоящих друг от друга в окружном направлении. Корпус 12 имеет множество проходящих внутрь в радиальном направлении прорезей или отверстий 26. Отверстия 26 проходят внутрь в радиальном направлении в корпус 12 со стороны внешней радиальной поверхности 14. Каждое из отверстий 26 имеет ось, которая проходит, по существу, радиально, в направлении наружу от центра корпуса 12. По меньшей мере, один из первых выступов 20 корпуса 12 расположен ближе к отверстию 26. По меньшей мере, один из вторых выступов 22 корпуса 12 расположен ближе к отверстию 26. В качестве примера, может иметься приблизительно шесть отверстий 26, проходящих через корпус 12. Хотя шесть отверстий 26 приводятся подробно, может быть меньшее или большее количество отверстий 26 в других вариантах осуществления изобретения. Отверстия 26 отстоят друг от друга на одинаковом угловом расстоянии в окружном направлении в корпусе 12 или с любыми альтернативными компоновками и/или конфигурациями в других вариантах осуществления изобретения.
Корпус 12 имеет внутреннюю радиальную поверхность 28. Корпус 12, включающий в себя внутреннюю радиальную поверхность 28, может быть выполнен таким образом, чтобы ограничивать сателлит 24 от осевого перемещения. Внутренняя радиальная поверхность 28 проходит в окружном направлении относительно корпуса 12 таким образом, что каждое из отверстий 26 является глухим отверстием. Например, первый конец отверстия 26 на внешней радиальной поверхности 14 может быть открытым, в то время как второй конец отверстия 26 на внутренней радиальной поверхности 28 может быть закрытым. Второй конец отверстия 26 противоположен первому концу отверстия 26. Корпус 12 имеет канал 30, проходящий от первой лицевой поверхности 16 ко второй лицевой поверхности 18 корпуса 12. Канал 30 соосен с отверстиями 26. Кроме того, количество каналов 30 может, в целом, соответствовать количеству отверстий 26 в корпусе 12, хотя меньшее или большее количество каналов 30, чем количество отверстий 26, может быть использовано в вариантах осуществления изобретения. Корпус 12 выполнен таким образом, чтобы поддерживать сателлиты 24, входящие в зацепление с полуосевыми шестернями 32. Корпус 12 удален на фиг.4 с иллюстративными целями, и фиг.4, в целом, иллюстрирует зацепление между сателлитами 24 и полуосевыми шестернями 32. Как, в целом, описано и проиллюстрировано, корпус 12 оказывает давление на сателлиты 24 для их перемещения вокруг осевой центральной линии полуосевых шестерен 32.
Как показано на фиг.1-3, дифференциал 10 имеет сателлиты 24 с определенным количеством геликоидальных винтовых зубьев. Количество винтовых зубьев и геометрия ножки зуба винтовых зубьев может варьироваться в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения. Сателлит 24 может быть, в целом, цилиндрической формы в соответствии с вариантом осуществления изобретения, хотя его форма может варьироваться в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения. В некоторых вариантах осуществления изобретения может быть множество сателлитов 24. Количество сателлитов 24 в дифференциале 10 может изменяться. Однако, в целом, может быть, по меньшей мере, два сателлита 24. В варианте осуществления изобретения количество сателлитов 24 может составлять шесть, хотя в других вариантах осуществления изобретения может использоваться большее или меньшее количество сателлитов 24. Количество сателлитов 24 может, в целом, соответствовать количеству отверстий 26 в корпусе 12, хотя меньшее количество сателлитов 24 по отношению к количеству отверстий 26, может использоваться в вариантах осуществления изобретения. В этих вариантах осуществления изобретения, по меньшей мере, одно или большее количество отверстий 26 может оставаться открытым. Размер сателлитов 24 также может изменяться, но может, в целом, иметь такие размеры, чтобы они были эффективным образом установлены внутри отверстий 26 для передачи крутящего момента и свободно вращаться внутри отверстий 26. Сателлиты 24 могут, в целом, зафиксированы в осевом направлении между внутренней радиальной поверхностью 28 корпуса 12 и внутренней поверхностью корпуса дифференциала.
Как показано на фиг.1-2 и 4, дифференциал 10 имеет полуосевые шестерни 32 с геликоидальным торцом с определенным количеством винтообразных зубьев. Количество винтообразных зубьев и геометрия ножки зуба может варьироваться в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения. Использование технологии ковки вместо металлорежущей обработки полуосевых шестерен 32 может значительно улучшить их прочность. Соответственно полуосевые шестерни 32 с геликоидальным торцом могут быть прочными. Использование высокопрочных зубчатых колес с геликоидальным торцом обеспечивает более широкий диапазон изменения крутящего момента. Кроме того, компактный размер полуосевых шестерен 32, содержащих зубчатые колеса с геликоидальным торцом, в сочетании с корпусом 12 обеспечивает большую возможность герметизации конструкции, таким образом, увеличивая мобильность дифференциала. В частности, зубчатое колеса с геликоидальным торцом может предусматривать использование полуосевых шестерен 32 в соединении с различными конструктивными решениями по герметизации различных моделей автомашин. Компактный размер полуосевых шестерен 32, содержащих зубчатые колеса с геликоидальным торцом, в соединении с корпусом 12 может также предусматривать распределение динамических сил более выгодным образом.
Геликоидальный торец каждой из полуосевых шестерен 32 обращен к корпусу 12. Полуосевые шестерни 32 входят в зацепление с сателлитами 24. И те и другие зубья, т.е. винтообразные зубья полуосевых шестерен 32 и винтообразные зубья сателлитов 24 проходят в каналы 30, расположенные в корпусе 12. С помощью такого зацепления между сателлитами 24 и полуосевыми шестернями 32 полуосевые шестерни 32 поворачиваются вокруг своей оси. Полуосевые шестерни 32 передают крутящий момент от сателлитов 24 к выходной части трансмиссии (например, полуосям автомашины). Поскольку выходная часть (например, полуоси) имеет сцепление с землей и соединена с полуосевыми шестерням 32, автомашина, включающая в себя дифференциал 10, может перемещаться. Когда полуосевые шестерни 32 вращаются с различными скоростями, сателлиты 24 могут вращаться внутри корпуса 12. Первая и вторая полуосевые шестерни 32 расположены на противоположных сторонах корпуса 12. Каждая из полуосевых шестерен 32 имеет первый участок 34 кольцевой втулки для соединения с входящей в него полуосью (не показана) автомашины. Внутренняя радиальная поверхность первого участка 34 кольцевой втулки полуосевых шестерен 32 может иметь множество шлицев, с которыми взаимодействуют полуоси.
Как показано на фиг.1-2 и 5, дифференциал 10 может дополнительно содержать исполнительный механизм 36. Исполнительный механизм 36 предназначен для вхождения в зацепление с корпусом 12. Исполнительный механизм 36 может, в целом, иметь кольцеобразную форму в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Исполнительный механизм 36 имеет внешнюю радиальную поверхность 38, которая проходит по окружности вокруг исполнительного механизма 36. Исполнительный механизм 36 может дополнительно содержать первую лицевую поверхность 40 и вторую лицевую поверхность 42. Вторая лицевая поверхность 42 может располагаться противоположно первой лицевой поверхности 40. Исполнительный механизм 36 может включать в себя одно или несколько углублений 44, расположенных на первой лицевой поверхности 40 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Углубление 44 в целом соответствовует по форме первому выступу 20 или второму выступу 22 на корпусе 12. Первая лицевая поверхность 40 обращена к корпусу 12 в варианте осуществления изобретения.
По меньшей мере, одно из углублений 44 может содержать множество поверхностей в соответствии с вариантом осуществления изобретения. В качестве примера и без ограничений, по меньшей мере, одна из поверхностей может быть, по существу, параллельной первой лицевой поверхности 40, и, по меньшей мере, одна из поверхностей может быть, по существу, наклонной по отношению к первой лицевой поверхности 40. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одно из углублений 44 может содержать около трех поверхностей. Хотя углубление 44, содержащее три поверхности, приводится подробно и в общем проиллюстрировано, углубление 44 может содержать меньшее или большее число поверхностей в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения. Вторая лицевая поверхность 42 исполнительного механизма 36 может быть, в целом или по существу, плоской в соответствии с вариантом осуществления изобретения. В качестве примера и без ограничений, вторая лицевая поверхность 42 исполнительного механизма 36 может не содержать углубления. Внешняя радиальная поверхность 38 исполнительного механизма 36 может содержать, по меньшей мере, одну и/или множество выступающих в радиальном направлении шпонок 46. В качестве примера и без ограничений, исполнительный механизм 36 может содержать три шпонки 46 или меньшее или большее количество шпонок 46 в соответствии с другими вариантами осуществления изобретения. Шпонки 46 могут быть расположены с равным угловым интервалом в окружном направлении по периферии исполнительного механизма 36. Соответственно, шпонки 46 могут быть отстоять друг от друга приблизительно на угол 120° в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Шпонки 46 предназначены для вхождения в зацепление с кожухом 50 дифференциала. В качестве примера и без ограничений, шпонки 46 могут входят в зацепление с прорезями в кожухе 50 дифференциала. Фиг.6 показывает исполнительный механизм 36, расположенный в кожухе 50 дифференциала. В соответствии с вариантом осуществления изобретения крутящий момент может передаваться от кожуха 50 дифференциала к исполнительному механизму 36. Исполнительный механизм 36 предназначен для приведения в движение корпуса 12 и блокировки сателлитов 24 с обеими полуосевыми шестернями 32, перемещая обе сборки 48 фрикционных пластин и передавая крутящий момент одновременно к обоим колесам автомашины (не показаны).
a
a
Как показано на фиг.1-2, дифференциал 10 содержит сборки 48 фрикционных пластин (например, множество фрикционных пластин). Сборки 48 фрикционных пластин могут быть расположены на обеих сторонах корпуса 12. Сборки 48 фрикционных пластин расположены между исполнительным механизмом 36 и кожухом 50 дифференциала. По меньшей мере, одна из множества фрикционных пластин сборки 48 фрикционных пластин может включать в себя покрытие. Например, по меньшей мере, одна из множества фрикционных пластин сборки 48 фрикционных пластин может включать в себя покрытие, обеспечивающее перемещение фрикционных пластин между полуосевыми шестернями 32 и кожухом 50 дифференциала. Осевая сила, вызываемая с помощью исполнительного механизма 36, в целом зависит от входного крутящего момента и угла наклонной или клиновидной поверхности на исполнительном механизме 36. Во время поворота автомашины на высоких скоростях с высоким коэффициентом сцепления поверхности оба колеса могут иметь различные активный крутящий момент и скорость вращения. Когда перегрузочная способность по крутящему моменту сборки 48 фрикционных пластин является меньшей, чем крутящий момент, на обеих полуосевых шестернях 32 сборка 48 фрикционных пластин проскальзывает и позволяет, например, внешнему колесу вращаться быстрее, чем внутреннему колесу. Если одно колесо проскальзывает в результате низкого коэффициента сцепления с поверхностью под колесом, то корпус 12 создает осевую силу, направленную против исполнительного механизма 36. На фиг.7А-7В схематически проиллюстрирована сила противодействия. Это приводит к прижиманию сборки 48 фрикционных пластин к полуосевым шестерням 32, таким образом передавая крутящий момент от кожуха 50 дифференциала к полуосевым шестерням 32 через сборку 48 фрикционных пластин. На фиг.7В осевая сила F, создаваемая таким образом, что она направлена против исполнительного механизма 36 за счет наклонной или клиновидной поверхности 22 на корпусе 12, в целом может быть выражена в соответствии со следующим уравнением: F=F/tg φ, где F является входной силой, а φ является углом наклонной или клиновидной поверхности 22 корпуса 12.
Кожух 50 дифференциала наряду с крышкой 52 предназначены для установки корпуса 12, сателлитов 24, полуосевых шестерен 32 и/или любого количества других компонентов дифференциала 10. Дифференциал 10 может дополнительно включать в себя кольцевое зубчатое колесо (не показано). Кольцевое зубчатое колесо может быть присоединено к входному источнику привода (не показано) в соответствии с традиционным способом, для вращения кожуха 50 дифференциала. Дифференциал 10 может дополнительно включать в себя упорные подшипники 54, расположенные между упорной поверхностью кожуха 50 дифференциала и упорной поверхностью полуосевой шестерни 32, а также между упорной поверхностью крышки 52 и упорной поверхностью полуосевой шестерни 32. Упорные подшипники 54 предназначены для контроля люфта в сборке 48 фрикционных пластин.
Приведенные выше описания отдельных вариантов осуществления настоящего изобретения были представлены для иллюстративных и описательных целей. Не предполагается, что они являются исчерпывающими или ограничивающими изобретение, в соответствии с раскрытыми точными формами, и различные модификации и вариации возможны в свете приведенной выше идеи изобретения. Варианты осуществления изобретения были выбраны и описаны для того, чтобы объяснить принципы изобретения и его практического применения и, таким образом, позволить специалистам в данной области техники использовать изобретение и различные варианты осуществления изобретения с различными модификациями, в той степени, как они подходят для предполагаемого практического использования. Изобретение было описано очень подробно в приведенном выше описании, и поэтому предполагается, что различные изменения и модификации изобретения станут понятными для специалистов в данной области техники после прочтения и осмысления данного описания. Предполагается, что все такие изменения и модификации включены в изобретение в той степени, как они входят в объем прилагаемой формулы изобретения. Предполагается, что объем изобретения определяется прилагаемыми пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.