ЭЛЕКТРОННО-УПРАВЛЯЕМЫЙ БЛОКИРУЕМЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ С СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ
ELECTRONICALLY-CONTROLLABLE LOCKING DIFFERENTIAL WITH CONTROL SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к блокируемым дифференциалам с электронным управлением и, в частности, к блокируемому дифференциалу с электронным управлением, содержащему систему управления на основе жгута проводов для логического управления дифференциалом.
Уровень техники
Применительно к автомобилю электронно-управляемый блокируемый дифференциал, известный из уровня техники, может быть приведен в действие вручную и разрабатывается для транспортного средства с приводом на четыре колеса (4WD), чтобы позволить дифференциалу быть заблокированным или разблокированным, когда это желательно. Водитель может включить блокировку передних и/или задних колес, вручную активизируя выключатель или кнопку, установленную на щитке приборов транспортного средства. Этот тип устройства, управляющего крутящим моментом, известен на постпродажном рынке автомобильных узлов и агрегатов. Точнее, постпродажное устройство, включающее дифференциал, может быть установлено, используя жгут проводов, комплект обслуживания дифференциала, комплект механизма блокировки, комплект установочной арматуры и универсальный набор проводов. Этот постпродажный дифференциал должен приводиться в действие только при определенных условиях, в частности, когда транспортное средство эксплуатируется в 4WD режиме или едет относительно медленно (не более около 10 миль в час).
Однако, если водитель полноприводного транспортного средства вручную активизирует электронно-управляемый дифференциал, дифференциал остается заблокированным, пока водитель вручную не выключит его, нажимая на кнопку или переключая выключатель. На практике дифференциал может остаться заблокированным излишнее время, возможно в течение даже существенного отрезка времени, прежде чем водитель переключит выключатель. Кроме того, если дифференциал остается заблокированным, когда бортовая цепь транспортного средства обесточена, блокировка дифференциала автоматически будет включена при запитывании бортовой сети транспортного средства, даже когда операция блокировки дифференциала фактически нежелательна. Кроме того, водитель может неосторожно толкнуть и, таким образом, опасно активизировать выключатель, когда транспортное средство едет на скоростном шоссе со скоростью около 70 миль в час. В любом случае, ненужное включение дифференциала вызывает ненужное блокирование оси полноприводного транспортного средства в процессе его движения, которое в свою очередь вызывает преждевременное изнашивание дифференциала и связанных с ним частей, оси, а также соответствующих шин. Кроме того, частое включение дифференциала в течение длительных промежутков времени может привести к преждевременному выходу из строя аккумуляторной батареи полноприводного транспортного средства.
Таким образом, в соответствующей области техники существует потребность в электронно-управляемом блокируемом дифференциале, который обеспечивает управление, мощность, тягу и работу в условиях бездорожья полноприводного транспортного средства. Есть также потребность в соответствующей области техники в таком дифференциале, который позволяет предотвращать его блокирование, когда полноприводные функциональные возможности не требуются или транспортное средство не едет относительно медленно. Есть также потребность в соответствующей области техники в дифференциале, который позволяет управлять мгновенным запиранием режима "вкл/выкл" и выключением дифференциала. Есть также потребность в таком дифференциале, который вызывает преждевременное изнашивание сопряженных частей, оси и соответствующих шин и более безопасен для пассажиров. Есть также потребность в таком дифференциале, который помогает обеспечить длительный срок эксплуатации батареи транспортного средства. В частности, есть потребность в постпродажном электронно-управляемом блокируемом дифференциале, который включает эти особенности.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение устраняет недостатки в известном из уровня техники электронно-управляемом блокируемом дифференциале, который включает электромагнитную катушку, систему управления на основе жгута проводов для логического управления работой дифференциала и содержащую электрическую цепь. Цепь содержит переключатель с фиксацией, который электрически связан с первым источником питания и выполнен с возможностью обеспечить блокировку дифференциала. Двухполюсное двухпозиционное управляющее реле электрически связано с переключателем с фиксацией и содержит первый выключатель, второй выключатель и катушку. Второй выключатель выполнен с возможностью переключать упомянутый переключатель с фиксацией. Когда питание к блоку управления не подается - цепь обесточена и находится в режиме "ожидания", когда питание к блоку управления подано. Когда активизирован переключатель с фиксацией, ток начинает течь от начальной точки цепи через цепь, чтобы активизировать реле, при этом замыкается первый выключатель, чтобы возбудить дифференциал, и замыкается второй выключатель таким образом, что ток "перескакивает" переключатель с фиксацией и дифференциал приводится в действие.
Электронно-управляемый блокируемый дифференциал обеспечивает управление, мощность, тягу и работу в условиях бездорожья полноприводного транспортного средства. Кроме того, контролируется моментальная блокировка режима "вкл/выкл" питания дифференциала. Приведение в действие дифференциала предотвращается, когда полноприводные функциональные возможности транспортного средства не желательны или не необходимы или полноприводное транспортное средство не движется относительно медленно. Кроме того, работа дифференциала 10 логически управляется так, что дифференциал 10 автоматически расцепляется и, таким образом, разблокируется, когда полноприводное транспортное средство работает не на первой передаче или не на передаче заднего хода. Кроме того, предотвращается преждевременное изнашивание дифференциала, связанных частей, оси и соответствующих шин полноприводного транспортного средства. Кроме того, так как дифференциал разблокируется, когда бортовое питание в полноприводном транспортном средстве выключается, дифференциал помогает обеспечить более долгий срок эксплуатации батареи транспортного средства. Плюс система управления дифференциала в виде жгута проводов может быть частью постпродажной системы "электронно-управляемого блокируемого дифференциала". Система управления дифференциала в виде жгута проводов может также использоваться на OEM-рынке.
Другие объекты, особенности, и преимущества настоящего изобретения нетрудно понять, поскольку изобретение становится понятнее, при чтении последующего описания, сопровождающегося чертежами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - продольный разрез электронно-управляемого блокируемого дифференциала согласно изобретению, показанного в заблокированном состоянии.
Фиг. 2 - увеличенный фрагмент продольного разреза дифференциала, показанного на фиг. 1, в разблокированном состоянии.
Фиг. 3 - электрическая схема системы управления на основе жгута проводов согласно изобретению, которая логически управляет блокируемым дифференциалом, показанным на фиг. 1 и 2.
Осуществление изобретения
Со ссылками на чертежи, где цифрами обозначены элементы конструкции, описан вариант осуществления электронно-управляемого блокируемого дифференциала, которым может логически управлять система управления, на основе жгута проводов электропроводки автомобиля, согласно изобретению в целом обозначен цифрой 10. Следует иметь в виду, что дифференциал 10 может использоваться в полноприводных транспортных средствах, в частности в любых подходящих транспортных средствах вообще. Следует также иметь в виду, что система управления согласно изобретению может использоваться с любым подходящим электронно-управляемым блокируемым дифференциалом. Дифференциал, описанный ниже и показанный в фиг. 1 и 2, является только вариантом предпочтительного осуществления, и система управления может использоваться с электронно-управляемым блокируемым дифференциалом, который конструктивно и функционально отличается от описанного. Следует также иметь в виду, что система управления может использоваться на рынках OEM или постпродажном. В последнем случае система управления - только часть системы, которая может также включать комплект обслуживания дифференциала, комплект механизма блокировки, комплект установочной арматуры и универсальный набор проводов (не показано или не описано). Специалисты в данной области должны быть в состоянии установить дифференциал на транспортное средство (не показано), используя только систему управления, различные комплекты и необходимые инструменты.
Как показано на фиг. 1 и 2, дифференциал 10 включает корпус 12 и торцевую крышку 14, которая может быть прикреплена к корпусу 12 любым подходящим способом, например множеством болтов (не показано). Корпус 12 и крышка 14 соединены с образованием полости 16. Крутящий момент обычно передается дифференциалу 10 входным механизмом (не показан), который может быть присоединен к фланцу 18. Комплект шестерен размещен в полости 16 и имеет по крайней мере пару входных сателлитов 20 (только одна из которых показана). Сателлиты 20 установлены с возможностью вращения на валу 22, который закрепляется относительно корпуса 12 любыми подходящими средствами. Сателлиты 20 являются входными шестернями данного механизма и входят в зацепление с соответствующей парой левой и правой шестерен, обозначенных 24, 26. Шестерни 24, 26 имеют внутренние прямые шлицы 28, 30, которые выполнены с возможностью соединения с внешними шлицами левого и правого валов (не показаны). Корпус 12 имеет кольцевые части 32, 34, на которых могут быть установлены соответствующие подшипники (не показаны), которые используются, чтобы установить дифференциал 10 с возможностью вращения относительно внешнего корпуса или кожуха (не показаны).
Механизм 36 предотвращения вращения имеет кольцевую обойму 38, расположен полностью в корпусе 12 и функционально связан с полуосевой шестерней 24 (первая выходная шестерня). Привод 40 расположен с внешней стороны корпуса 12. Более определенно, привод 40 расположен с противоположной стороны корпуса 12, смежной с шестерней 26 (вторая выходная шестерня), и имеет единую рабочую пластину 42, в которой выполнено множество углублений 44. В корпусе 12 выполнено множество цилиндрических отверстий 46, в пределах каждого из которых с возможностью скольжения расположен удлиненный, в общем виде цилиндрический, приводной элемент 48. Предусмотрено одно углубление 44 для каждого приводного элемента 48. Блокирующий механизм дифференциала 10 состоит из кольцевой обоймы 38 и приводных элементов 48. У привода 40 также есть электромагнитная катушка 50, которая обеспечивает требуемое воздействие на рабочую пластину 42, таким образом инициируя выход из углубления приводных элементов 48. Кольцевая обойма 38 смещается в положение, соответствующее нерабочему, "разблокированному" состоянию, волнистой пружиной 52. Электромагнитная катушка 50 запитывается через электрические провода 54.
Во время нормального движения вперед транспортного средства, в пределах которого дифференциал 10 используется, между левым и правым валами или шестернями 24, 26 никакое дифференцирование не происходит. Поэтому сателлиты 20 не вращаются относительно вала 22. В результате корпус 12, сателлиты 20 и шестерни 24, 26 вращаются вокруг оси вращения "А", как будто корпус 12, сателлиты 20 и шестерни 24, 26 являются единым целым.
Дифференциалом 10 можно управлять вручную, при этом водитель транспортного средства вручную выбирает "заблокированный" режим работы (а не "разблокированный" режим работы), чтобы управлять дифференциалом 10. Например, когда, скажем, транспортное средство в покое, водитель просто вручную активизирует выключатель или кнопку (не показано), такой как простой тумблер типа "вкл/выкл", или качающийся выключатель, или кнопку, установленную на щитке проборов (не показано) транспортного средства. В этом случае электрическая цепь (которая описана ниже) замыкается, ток течет по цепи и лампе (не показано), расположенной в или около выключателя или кнопки, чтобы указать водителю, что дифференциал приводится в действие. Ток течет по цепи и, в конечном счете, к электромагнитной катушке 50 дифференциала 10. Дифференциал 10 тогда работает в "заблокированном" режиме (то есть, когда транспортное средство на первой передаче или включен задний ход). Таким образом, первая выходная шестерня 24 заблокирована относительно корпуса 12, предотвращая дальнейшее дифференцирование между первой выходной шестерней 24 и корпусом 12. Фиг. 1 показывает дифференциал 10 в его рабочем, "заблокированном" состоянии, и фиг. 2 показывает дифференциал 10 в его нерабочем, "разблокированном" состоянии.
На фиг. 3 показана цепь, в целом обозначенная цифрой 56, жгута проводов, адаптированного для логического управления для дифференциала 10. Более определенно, цепь 56 показывает электромагнитную катушку 50 дифференциала 10 и гибкий щеточный соединитель или двухштырьковый соединитель 58, который выполнен так, чтобы он входил в пару соединителей контактного соединителя 60 жгута (соединитель 58 может быть частью электромагнитной катушки 50). Таким образом, дифференциал 10 электрически связан со жгутом. Тумблерный переключатель 62 или переключатель с удерживанием содержит "вкл. " - выключатель 64, который нормально разомкнут, и "выкл." - выключатель 66, который нормально замкнут. Тумблерный переключатель 62 выполнен с возможностью обеспечения "вкл/выкл" режима электропитания и "открыто/закрыто" комбинации и электрически связан с лампой 68, которая указывает водителю, что дифференциал 10 находится в рабочем состоянии, когда лампа 68 светится. Лампа 68 в свою очередь электрически связана с корпусом 70, в котором смонтирован жгут проводов и на который заземлена цепь 56.
"Вкл." и "выкл." выключатели 64 и 66 электрически связаны с двухполюсным двухпозиционным управляющим реле 72, которое включает первый выключатель 74, второй выключатель 76 и катушку 78. На фиг. 3 и относительно друг друга, первый выключатель показан как верхний выключатель 74, и второй выключатель показан как нижний выключатель 76. Более определенно, верхний выключатель 74 включает ряд контактов для большой силы тока, нижний выключатель 76 включает ряд контактов для низкой силы тока, а катушка 78 вводит противоЭДС в цепь 56, когда ток изменяется. В одном из вариантов выполнения в качестве реле 72 может быть использовано "Тусо VF28 Series " реле. Нижний выключатель 76 выполнен с возможностью, чтобы «перепрыгивать» "вкл. " - выключатель 64.
Источник электропитания, такой как 12-вольтовая батарея 80, электрически связан с плавким предохранителем, таким как 10-амперный плавкий предохранитель 82, который в свою очередь электрически связан с реле 72. Эта комбинация приспособлена, чтобы обеспечить 12-volt/10-amp максимальное переключение. Батарея 80 электрически связана также с "вкл. " - выключателем 64. Другой вход по питанию, такой как 12-вольтовый ключ 84 зажигания или ключ выключатель, выполнен с возможностью обеспечить отключение со стороны большой силы тока и электрически связан с выключателем 86 первой передачи, который в свою очередь электрически связан с "вкл." и "выкл." выключателями 64, 66. Выключатель 86 первой передачи является микровыключателем, который нормально разомкнут. Выключатель 86 первой передачи включается через механическую связь с рычагом переключения передач транспортного средства, только когда транспортное средство на первой передаче.
Выключатель 88 заднего хода электрически связан с и, таким образом, выполнен, чтобы обеспечить электропитание из существующего 12-вольтового источника энергии - такого как батарея 80 или ключ 84 зажигания - и замкнут через механическую связь с рычагом переключения передач транспортного средства, только когда включена задняя передача транспортного средства. Выключатель 88 заднего хода также электрически связан со световым сигналом "заднего хода" транспортного средства, обозначенного цифрой 90. Сигнал 90 "заднего хода" включает пару ламп 92, 94 и приспособлен, чтобы указать, что транспортное средство движется назад, при этом лампы 92, 94 включены. Лампы 92, 94 в свою очередь электрически связаны с корпусом 70 (земля). Выключатель 88 заднего хода электрически связан также с диодом 96, который установлен с возможностью подачи тока к “on” и “off” выключателям 64, 66. В одном из вариантов выполнения диод 96 может быть диодом типа “1N5402”. Кроме того, в непосредственной близости от контактного соединителя 60 располагается линейный диод 98, установленный с возможностью пропускать ток на реле 72 и гасить импульсы напряжения обратного смещения.
Реле 72 активизируется сигналом либо от батареи 80, либо выключателя 86 первой передачи, либо выключателя 88 заднего хода и “вкл.” и “выкл.” выключателями 64, 66, и управляет током, направляя его на корпус 70 (землю), электромагнитную катушку 50 дифференциала 10 или линейный диод 98. Кроме того, при переключении с первой передачи на заднюю передачу транспортного средства цепь 56 задействуется повторно. Кроме того, как только питание транспортного средства отключается, цепь 56 обесточивается.
Следует иметь в виду, что цепь 56 может быть электрически связана с дифференциалом 10, батареей 80 и ключом 84 зажигания любыми подходящими средствами. Следует также иметь в виду, что у первого и второго выключателей 74, 76 могут быть любые подходящие связи друг с другом. Следует также иметь в виду, что реле 72 может быть любым подходящим типом реле. Следует также иметь в виду, что каждый из диодов 96, 98 может быть любым подходящим типом диода. Следует также иметь в виду, что двухштырьковый соединитель 58 и линейный диод 98 могут быть заменены. Следует также иметь в виду, что выключатель 86 первой передачи и выключатель 88 заднего хода, могут быть включены, когда транспортное средство на первой передаче или включен задний ход, соответственно, любым подходящим образом, например компьютерной командой. Следует также иметь в виду, что движение тока по цепи 56 может начаться в любой подходящей точке цепи 56.
В процессе работы, когда питание от ключа 84 зажигания не поступает, все функции цепи 56 являются неактивными и, таким образом, нет никакого движения тока в пределах цепи 56. Однако когда питание от ключа 84 зажигания поступает, цепь находится в "резервном" режиме. В этом режиме напряжение двенадцать вольт постоянного тока "сидит" на "on" выключателе 64 для активации дифференциала 10, и все еще нет никакого движения тока в пределах цепи 56. Практически, как показано на фиг. 3, напряжение "сидит" слева от "on" выключателя 64.
В результате действий водителя, активизирующего тумблер 62 (перевод тумблера 62 в положение "вкл"), ток из отправной точки "S", которая расположена на корпусе 70 (земля) на фиг. 3 начинает течь, к и через катушку 78, к и через “off” выключателя 66, который нормально замкнут. Ток продолжает течь к и через "on" выключатель 64 на плавкий предохранитель 82, активизируя, таким образом, реле 72. После такой активации верхний выключатель 74 замыкает цепь, запитывая в свою очередь электромагнитную катушку 50 дифференциала 10. Тем временем нижний выключатель 76 замыкает цепь таким образом, что ток "дергает" "on" выключатель 64 и дифференциал 10 активируется и переходит к "заблокированному" состоянию. В результате лампа 68 загорается, чтобы указать водителю, что дифференциал 10 активизирован.
Дифференциал 10 остается заблокированным, пока тумблер 62 не переключается в положение "выкл" или питание, подаваемое от ключа 84 зажигания, не прервано или не выключено. В ином случае цепь 56 обесточивается и в свою очередь дифференциал 10 разблокируется. В результате лампа 68 выключается, чтобы указать водителю, что дифференциал 10 не активирован. И дифференциал 10 повторно не активируется (и лампа 68 повторно не загорается), пока водитель не дает команду, чтобы цепь 56 привела в действие дифференциал 10.
Система управления на основе жгута проводов позволяет контролировать дифференциал 10, обеспечивая безопасную работу дифференциала 10. Работа блока управления основана на системе запирающего реле и включает двухполюсное двухпозиционное управляющее реле 72. Жгут проводов обеспечивает мгновенное управление режимом "вкл/выкл" блокирования питания, блокирования или удерживания функции дифференциала 10 и внешних безопасных входных сигналов от ключа 84 зажигания. Жгут проводов также защищает против ложного приведения в действие дифференциала 10 и, таким образом, устраняет ненужное или нежелательное запитывание цепи транспортного средства и несанкционированное использование дифференциала 10.
Дифференциал 10 обеспечивает управление, мощность, тягу и работу в условиях бездорожья полноприводного транспортного средства. Также контролируется режим моментальной блокировки режима "вкл/выкл" питания дифференциала 10. Приведение в действие дифференциала 10 предотвращается, когда полноприводные функциональные возможности транспортного средства нежелательны, или не необходимы, или полноприводное транспортное средство не движется относительно медленно. Кроме того, работа дифференциала 10 логически управляется так, что дифференциал 10 автоматически расцепляется и, таким образом, разблокируется, когда полноприводное транспортное средство работает не на первой передаче или на передаче заднего хода. Кроме того, предотвращается преждевременное изнашивание дифференциала 10, связанных частей, оси и соответствующих шин полноприводного транспортного средства. Кроме того, так как дифференциал 10 разблокируется, когда бортовое питание в полноприводном транспортном средстве выключается, дифференциал 10 помогает обеспечить более долгий срок эксплуатации батареи транспортного средства. Плюс жгут проводов дифференциала 10 может быть частью постпродажной системы "электронно-управляемого блокируемого дифференциала". Жгут проводов дифференциала 10 может также использоваться на OEM-рынке.
Настоящее изобретение описано в иллюстративной манере. Нужно понимать, что терминология, которая использовалась, обусловлена контекстом описания, а не для ограничения. Много модификаций и изменений настоящего изобретения возможны в свете вышеупомянутой идеи. Поэтому, в рамках изложенных требований, настоящее изобретение может быть осуществлено и другим образом.