Дифференциал с улучшенным максимальным крутящим моментом и интенсивностью крутящего момента

Изобретение относится к дифференциалу с блокировкой. Дифференциал содержит корпус и механизм дифференциала, включающий в себя пару элементов муфты, которые содержат направленную внутрь поверхность. Каждая поверхность содержит канавку, при этом упомянутые канавки расположены на расстоянии друг от друга. Палец размещен в канавках и функционально соединен для вращения с корпусом. Элементы муфты выполнены с возможностью перемещения по оси в корпусе, так что они могут сцепляться с соответствующими элементами муфты, которые соединены с парой полуосей. Каждая канавка в элементах муфты определяет первый заданный радиус кривизны. Палец определяет второй радиус кривизны, при этом первый радиус кривизны канавки больше второго радиуса кривизны пальца, так что контакт между пальцем и канавкой образует линию, расположенную вдоль оси упомянутого пальца. Достигается повышенная передача крутящего момента без увеличения размеров дифференциала. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение касается, в общем, дифференциалов с блокировкой для автомобилей и более конкретно признаков дифференциала с блокировкой, приводящих к увеличению максимального крутящего момента и интенсивности крутящего момента при заданном размере дифференциала.

Уровень техники

Дифференциалы с блокировкой, рассматриваемые в настоящем изобретении, применяются в качестве части трансмиссии и обычно содержат пару элементов муфты, поддерживаемых для вращения в корпусе. Пара полуосевых шестерней с помощью пазов прикреплена для вращения к соответствующим полуосям. Механизм муфты расположен между элементами муфты и полуосевыми шестернями. Палец функционально установлен для вращения с корпусом и размещен в паре противоположных канавок, выполненных на направленных внутрь поверхностях элементов муфты. В случае чрезмерного дифференциального вращения между полуосями, например, когда одна шина расположена на скользкой поверхности, палец действует на соответствующий элемент муфты с целью сцепления с механизмом муфты, тем самым соединения вместе пары полуосей.

Хотя дифференциалы с блокировкой такого типа обычно выполняют свои функции, имеются определенные недостатки. Более конкретно, часто размер компонентов дифференциала определяется величиной крутящего момента, который они могут передавать. Увеличение требований по крутящему моменту обычно требует больших, более надежных компонентов, таких как палец, элементы муфты и так далее. Эти ограничения в конструкции, в конце концов, увеличивают стоимость дифференциала при заданной величине максимального крутящего момента и интенсивности крутящего момента, которые нужны в некотором приложении.

Таким образом, в технике остается потребность в дифференциале с блокировкой, который выполнен так, чтобы увеличивать максимальный крутящий момент и интенсивность крутящего момента без необходимости увеличения размера соответствующих компонентов, тем самым уменьшая стоимость дифференциала.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении устранены недостатки соответствующего уровню техники дифференциала с блокировкой, которые используются в автомобилях и которые содержат корпус и механизм дифференциала, поддерживаемый в корпусе. Механизм дифференциала содержит пару элементов муфты, расположенных на расстоянии по оси друг относительно друга и функционально поддерживаемых для вращения с корпусом. Пара полуосевых шестерен функционально приспособлена для вращения с соответствующей парой полуосей. Пара механизмов муфты функционально расположена между каждой соответствующей парой элементов муфты и полуосевыми шестернями. Элементы муфты выполнены с возможностью перемещения по оси в корпусе с целью сцепления с соответствующим механизмом муфты, что нужно для соединения вместе полуосей в случае заданной величины дифференциального перемещения между полуосями. Каждый элемент муфты из пары элементов муфты содержит направленную внутрь поверхность. Каждая поверхность содержит канавку, при этом упомянутые канавки обращены друг к другу. Палец размещен в канавках и функционально соединен для вращения с корпусом. Каждая канавка определяет первый заданный радиус кривизны. Палец определяет второй радиус кривизны, при этом первый заданный радиус кривизны канавки больше второго заданного радиуса кривизны пальца. Эта взаимосвязь между пальцем и канавкой обуславливает то, что контакт между пальцем и канавкой образует линию, расположенную вдоль оси пальца.

Во время обычного, не дифференциального перемещения между полуосями, например, когда автомобиль движется по прямой дороге, линейного контакта более чем достаточно для передачи крутящего момента между пальцем и элементами муфты, так как все компоненты вращаются вместе. Тем не менее, в случае дифференциального перемещения между одной или другой полуосью и соответствующей ей полуосевой шестерней, палец перемещается относительно канавки и сцепляется с противоположной парой рабочих поверхностей. Благодаря тому, что радиус кривизны канавки больше радиуса кривизны пальца, обеспечивается меньшее сопротивление перемещению пальца по рабочим поверхностям элементов муфты в начале этого дифференциального перемещения. Соответственно, конкретная взаимосвязь между пальцем и канавкой уменьшает удар, образующийся в момент начала дифференциального перемещения. Это приводит к более плавной работе дифференциала и уменьшению износа между пальцем и канавкой элементов муфты.

Краткое описание чертежей

Другие задачи, признаки и достоинства настоящего изобретения будут оценены и лучше ясны после прочтения последующего описания, содержащего ссылки на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 - вид сбоку, на котором показано сечение дифференциала с блокировкой и на котором пунктиром изображены приводной вал, ведущая шестерня и кольцевая шестерню трансмиссии;

фиг.2 - вид сбоку, на котором показано сечение дифференциала с блокировкой, изображающее расположение пальца относительно элементов муфты;

фиг.3 - вид с пространственным разделением деталей, на котором показан механизм дифференциала в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.4 - вид в перспективе, на котором показан элемент муфты в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.5 - вид сбоку, на котором показано сечение, изображающее взаимосвязь пальца и канавки в элементах муфты, соответствующих уровню техники; и

фиг.6 - вид сбоку, на котором показаны элементы муфты, содержащие канавку с радиусом кривизны, который больше радиуса кривизны соответствующего пальца в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Один вариант осуществления дифференциала с блокировкой, рассматриваемого в настоящем изобретении, в целом на фиг.1-2 обозначен ссылочной позицией 10. Дифференциал 10 с блокировкой спроектирован так, чтобы использоваться как часть трансмиссии для любого числа автомобилей с силовой установкой, используемой для обеспечения автомобиля силой тяги. Таким образом, дифференциал 10 содержит корпус, в целом обозначенный ссылочной позицией 12. Корпус 12 может поддерживать кольцевую шестерню 14, которая выполнена так, чтобы быть ведомой при сцеплении с ведущей шестерней 16, прикрепленной к приводному валу 18. Кольцевая шестерня 14, ведущая шестерня 16 и приводной вал 18 показаны пунктиром на фиг.1. Корпус 12 может состоять из основной части 20 и крышки 22, которая неподвижно прикреплена к основной части 20 в паре сопряженных кольцеобразных фланцевых участков 24А и 24В с помощью болтов 26 или с помощью любого другого подходящего крепежного механизма. Кольцевая шестерня 14 также может быть прикреплена к корпусу 12 с помощью сопряженных фланцев 24А, 24В посредством крепежного элемента 26. Из последующего описания специалистам в рассматриваемой области ясно, что корпус может являться любой обычной конструкцией, известной в технике, и настоящее изобретение не ограничено корпусом, образованным основной частью и крышкой. Аналогично, корпус 12 может быть приведен в движение любым обычным приводным механизмом, известным в технике, и настоящее изобретение не ограничено корпусом, приводимым в движение с помощью кольцевой шестерни, ведущей шестерни и приводного вала.

Основная часть 20 определяет ступицу 28, которая поддерживает одну полуось 30 из пары полуосей 30, 32. Аналогично, крышка 22 определяет противоположную ступицу 34, которая поддерживает другую полуось 32 из пары полуосей. Вместе основная часть 20 и крышка 22 корпуса 12 взаимодействуют и ограничивают полость 36. Механизм дифференциала, в целом обозначенный ссылочной позицией 38, поддерживают в полости 36, ограниченной корпусом 12. Механизм дифференциала 38 также показан с пространственным разделением деталей на фиг.3 и содержит пару элементов 40 муфты, расположенных на расстоянии по оси друг относительно друга. Элементы 40 муфты функционально поддерживают для вращения с корпусом 12. Пара полуосевых шестерен 42, 44 функционально приспособлена для вращения с соответствующей одной из пары полуосей 30, 32. С этой целью, на внутренней поверхности полуосевых шестерен 42, 44 предусмотрены выступы 46, которые сопряжены и расположены в соответствующих пазах, выполненных в полуосевых шестернях 30, 32. Пара механизмов 48, 50 муфты функционально расположена между каждой соответствующей парой элементов 40 муфты и полуосевыми шестернями 40, 42. С этой целью, на внешней поверхности полуосевых шестерен 42, 44 расположены выступы 52. Механизм 48, 50 муфты содержит несколько фрикционных дисков 54, которые вместе прикреплены с помощью пазов к внешней поверхности полуосевых шестерен 42, 44 и выполнены с возможностью вращения вместе с ними. Аналогично, на внутренней поверхности каждой пары элементов 40 муфты расположено несколько выступов 56. Набор пластинок 58 функционально поддерживают на содержащей выступы внутренней поверхности 56 элементов 40 муфты, и упомянутые пластинки чередуются с несколькими фрикционными дисками 54, поддерживаемыми на полуосевых шестернях 42, 44. Пара элементов 40 муфты выполнена с возможностью перемещения по оси в корпусе 12 с целью сцепления с соответствующим механизмом 48, 50 муфты, что нужно для соединения вместе их соответствующих полуосей 30, 32 в случае заданной величины дифференциального перемещения между полуосями, что будет подробно описано ниже. Один вариант осуществления дифференциала с блокировкой, рассматриваемого в настоящем изобретении, может также использовать несколько подпружинивающих элементов 60, которые расположены между элементами 40 муфты и размещены в карманах 61, выполненных в противоположных элементах 40 муфты с целью отталкивания элементов 40 муфты друг от друга.

Каждый элемент муфты из пары элементов 40 муфты содержит направленную внутрь поверхность 62, при этом упомянутые поверхности 62 расположены на расстоянии по оси друг относительно друга. Как наиболее хорошо показано на фиг.3, 4 и 6, каждая из направленных внутрь поверхностей 62 пары элементов 40 муфты содержит канавку, которая в целом обозначена ссылочной позицией 64, при этом упомянутые канавки обращены друг к другу. Палец 66 размещен в канавках 64 и функционально соединен для вращения с корпусом 12. С этой целью, дифференциал 10 также может содержать трубчатое посадочное кольцо 68, прикрепленное с помощью паза к внутренней поверхности основной части 20 корпуса 12 (фиг.2). Палец 66 может быть прикреплен к трубчатому кольцу в соответствующих отверстиях 70, выполненных для этого в кольце 68. Тем не менее, из настоящего описания специалистам в рассматриваемой области ясно, что палец 66 может быть функционально установлен для вращения с корпусом 12 любым подходящим образом.

Как наиболее хорошо показано на фиг.6, каждая канавка 64 определяет дугу с первым радиусом R_G кривизны и парой рабочих поверхностей 74, отходящих от обеих сторон канавки 64 вбок друг относительно друга. Канавка 64 расположена между парой рабочих поверхностей 74 и функционально связывает эту пару рабочих поверхностей 74. Кроме того, в одном варианте осуществления изобретения рабочие поверхности расположены под тупым углом θ одна относительно другой. С другой стороны, палец 66 определяет второй радиус R_P кривизны. В рабочем режиме палец 66 сцеплен с рабочими поверхностями 74, чтобы приводить элементы 40 муфты в движение по оси наружу, чтобы, таким образом, сцеплять их с механизмами 48, 50 муфты, таким образом соединяя вместе полуоси 30, 32, что более подробно будет описано ниже.

Более конкретно, дифференциал 10 с блокировкой описанного выше типа допускает определенную величину ограниченного проскальзывания между полуосями 30, 32, к которым прикреплен дифференциал 10. Тем не менее, для автомобилей, например, когда одна из шин поддерживается плотно, а другая шина скользит (например, когда одна шина находится на дорожном покрытии, а другая находится на скользкой поверхности, такой как лед), дифференциал передает крутящий момент от проскальзывающей шины на шину, которая поддерживается плотно. Такое происходит, когда палец 66 сцеплен с рабочими поверхностями 74 канавки 64, расположенными на противоположных сторонах от центральной линии CL канавки 64, и перемещает соответствующий элемент 40 муфты до сцепления с соответствующим механизмом 48, 50 муфты, тем самым соединяя полуоси 30, 32 проскальзывающей шины с другой шиной, которая поддерживается плотно. Таким образом, крутящий момент передают от проскальзывающей шины на шину, которая поддерживается плотно, тем самым позволяя автомобилю перемещаться даже в случае, когда одна из шин проскальзывает. Противоположные рабочие поверхности 74, которые сцеплены с пальцем 66 в этом работающем варианте осуществления изобретения, расположены на противоположных сторонах от центральной линии C_L, разделяющей канавку 64 пополам (фиг.4).

Когда нет дифференциального перемещения между полуосями 30, 32, палец 66 расположен в канавке 64 элементов 40 муфты, как показано на фиг.6. Это сравнивают с механизмами дифференциала, которые обычно применяют в технике, как показано на фиг.5. Там радиус кривизны дна канавки G по существу совпадает с радиусом кривизны пальца Р. В этой конструкции устанавливается поверхностный контакт между пальцем и канавкой элемента С муфты. Тем не менее, когда все компоненты дифференциала вращаются вместе, значимость любого поверхностного контакта между канавкой G и элементом С муфты не существенна, так как нет дифференциального перемещения между компонентами. Но поверхностный контакт, изображенный на фиг.5 и обычно применяемый в существующем уровне техники, противодействует перемещению пальца Р относительно элементов С муфты, когда требуется дифференциальное перемещение. Это сопротивление перемещению создает ударную силу и увеличивает износ между компонентами.

С другой стороны и как отмечено выше, настоящее изобретение подразумевает пару элементов 40 муфты, содержащих канавку 64, которая определяет первый заданный радиус R_G кривизны, и палец 66, который определяет второй радиус R_P кривизны. Первый заданный радиус R_G кривизны канавки 64 больше второго заданного радиуса R_P кривизны пальца 66. Таким образом, контакт между пальцем 66 и канавкой 64 образует линию, расположенную вдоль оси пальца 66.

Во время обычного, не дифференциального перемещения между полуосями 30, 32, например, когда автомобиль движется по прямой дороге, линейного контакта более чем достаточно для передачи крутящего момента между пальцем 66 и элементами 40 муфты, так как все компоненты вращаются вместе. Тем не менее, в случае дифференциального перемещения между одной или другой полуосью из полуосей 30, 32 и соответствующей полуосевой шестерней 42, 44, палец 66 перемещается относительно канавки 64 и сцепляется с противоположной парой рабочих поверхностей 74. Канавка 64, обладающая большим радиусом RG кривизны по сравнению с радиусом кривизны пальца 66, обеспечивает меньшее сопротивление перемещению пальца 66 по рабочим поверхностям 74 элементов 40 муфты в начале этого дифференциального перемещения. Соответственно, конкретная взаимосвязь между пальцем 66 и канавкой 64 уменьшает удар, образующийся в момент начала дифференциального перемещения. Это приводит к более плавной работе дифференциала и уменьшению износа между пальцем и канавкой элементов муфты.

Изобретение было подробно рассмотрено в приведенном выше описании и считается, что после прочтения и понимания описания специалисты в рассматриваемой области могут предложить различные изменения и модификации изобретения. Подразумевается, что все такие изменения и модификации предусмотрены изобретением в такой степени, в которой они не выходят за пределы объема изобретения, определенного приложенной формулой изобретения.

1. Дифференциал с блокировкой для автомобиля, содержащий:
корпус и механизм дифференциала, поддерживаемый в упомянутом корпусе, упомянутый механизм дифференциала содержит пару элементов муфты, расположенных на расстоянии по оси друг относительно друга и функционально поддерживаемых для вращения с упомянутым корпусом;
пару полуосевых шестерен, функционально приспособленных для вращения с соответствующей парой полуосей, и пару механизмов муфты, функционально расположенных между каждой соответствующей парой элементов муфты и упомянутыми полуосевыми шестернями;
упомянутая пара элементов муфты выполнена с возможностью перемещения по оси в упомянутом корпусе с целью сцепления с соответствующим механизмом муфты, что нужно для соединения вместе полуоси в случае заданной величины дифференциального перемещения между полуосями;
каждый элемент муфты из упомянутой пары элементов муфты образует направленную внутрь поверхность, каждая поверхность содержит канавку, при этом упомянутые канавки обращены друг к другу, а палец размещен в упомянутых канавках и функционально соединен для вращения с упомянутым корпусом;
каждая упомянутая канавка определяет первый заданный радиус кривизны, упомянутый палец определяет второй радиус кривизны, при этом упомянутый первый заданный радиус кривизны упомянутой канавки больше второго заданного радиуса кривизны упомянутого пальца, так что контакт между упомянутым пальцем и упомянутой канавкой образует линию, расположенную вдоль оси упомянутого пальца;
при этом каждая из упомянутых канавок включает в себя пару плоских рабочих поверхностей, проходящих в поперечном направлении относительно друг друга, а упомянутый первый заданный радиус кривизны упомянутой канавки становится частью упомянутых рабочих поверхностей.

2. Дифференциал с блокировкой по п.1, в котором упомянутые рабочие поверхности расположены под тупым углом одна относительно другой.

3. Дифференциал с блокировкой по п.1, в котором каждый из упомянутых механизмов муфты содержит фрикционный элемент муфты, включающий в себя несколько фрикционных дисков, поддерживаемых для вращения с упомянутой полуосевой шестерней, и несколько пластин, поддерживаемых для вращения с соответствующим одним из упомянутых элементов муфты и чередующихся с упомянутыми несколькими фрикционными дисками, упомянутый механизм муфты выполнен с возможностью его сжатия с целью сцепления упомянутых фрикционных дисков с упомянутыми прилегающими пластинами для соединения упомянутого элемента муфты с соответствующей одной из упомянутых полуосевых шестерен.

4. Дифференциал с блокировкой по п.1, в котором упомянутая канавка определяет центральную линию и упомянутый палец сцеплен с рабочими поверхностями, расположенными на противоположных сторонах упомянутого пальца.