Блокируемый дифференциал в сборе
Изобретение относится к блокируемым дифференциалам. Система блокируемого дифференциала содержит картер, имеющий ось вращения, первую и вторую полуосевую шестерню, статор, расположенный на первом конце картера, соленоид, неподвижно прикрепленный к статору, стопорное кольцо, по меньшей мере два промежуточных штифта и датчик положения статора. Шестерни расположены на первом и втором конце картера соответственно для избирательного относительного вращения в нем. Статор избирательно приводят в действие магнитным способом для поступательного перемещения на расстояние осевого перемещения с помощью соленоида. Кольцо выполнено с возможностью избирательного зацепления с первой полуосевой шестерней для блокирования ее вращения относительно картера. Каждый из штифтов соединен со стопорным кольцом и соприкасается со статором для установки стопорного кольца по меньшей мере на заданное расстояние от статора. Датчик служит для определения положения стопорного кольца путем определения положения статора. Достигается возможность эксплуатации при более высоком крутящем моменте. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.
Перекрестные ссылки на родственные заявки
Настоящая заявка испрашивает преимущество предварительной заявки на патент США № 62/397,205, поданной 20 сентября 2016 года, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
Предпосылки создания изобретения
Блокируемый дифференциал может обладать дополнительной возможностью по сравнению с обычным «открытым» автомобильным дифференциалом. В транспортном средстве с блокируемым дифференциалом возможно улучшение сцепления приводных колес с дорогой по сравнению с транспортным средством с «открытым» дифференциалом. Улучшение сцепления с дорогой может быть обеспечено путем ограничения для каждого из двух приводных колес на мосту в виде одинаковой скорости вращения независимо от имеющегося сцепления с дорогой или траектории движения каждого из колес. В случае использования блокируемого дифференциала оба колеса моста вращаются вместе, как если бы они находились на общей полуоси моста.
Открытый дифференциал или разблокированный блокируемый дифференциал позволяет каждому колесу моста вращаться с разной скоростью. При осуществлении транспортным средством поворота колесо на меньшем (внутреннем) радиусе вращается медленнее, чем колесо на большем (наружном) радиусе. Если дифференциал не разблокирован или не открыт, на повороте одна из шин может истираться. При открытом дифференциале, когда одно колесо моста находится на скользкой дорожной поверхности, это колесо на скользкой поверхности может, как правило, вращаться, в то время как крутящий момент на другом колесе может оказаться недостаточным для перемещения транспортного средства. Например, некоторые транспортные средства с открытыми дифференциалами могут быть неспособны преодолевать возвышение с мокрым льдом под одним из колес, независимо от степени сухости дорожного покрытия под другим колесом (это может быть известно как поверхность с разделенным мю).
Напротив, заблокированный дифференциал обеспечивает одновременное вращение обеих колес одного и того же моста с одинаковой скоростью. Таким образом, каждое колесо может прикладывать такой крутящий момент, который позволит достичь сцепления колеса с дорогой и мощности трансмиссии. В примере транспортного средства на возвышении с поверхностью с разделенным мю заблокированный дифференциал может позволить транспортному средству преодолевать возвышение, что может быть невозможным для другого идентичного транспортного средства с открытым дифференциалом. Блокируемые дифференциалы также способны обеспечивать лучшее сцепление с дорогой, благодаря чему улучшаются эксплуатационные характеристики транспортного средства в определенных условиях, например в драг-рейсинге или в случае применения для уборки снега.
Некоторые транспортные средства имеют дифференциалы, которые могут быть реконфигурированы из разблокированного состояния в заблокированное состояние. Такие транспортные средства можно эксплуатировать с дифференциалом в разблокированном состоянии в нормальных условиях, например, для предотвращения истирания шин на поворотах, и они могут быть реконфигурированы для эксплуатации с заблокированным дифференциалом, когда колесо начинает проскальзывать.
Изложение сущности изобретения
Блокируемый дифференциал в сборе содержит картер дифференциала, имеющий ось вращения. Первая полуосевая шестерня находится на первом конце картера дифференциала. Вторая полуосевая шестерня находится на втором конце картера дифференциала. Статор расположен на первом конце. Соленоид неподвижно прикреплен к статору. Статор избирательно приводят в действие магнитным способом для поступательного перемещения на расстояние осевого поступательного перемещения с помощью соленоида. Стопорное кольцо выполнено с возможностью избирательного зацепления с первой полуосевой шестерней для предотвращения вращения первой полуосевой шестерни относительно картера дифференциала. По меньшей мере два промежуточных штифта соединены со стопорным кольцом и соприкасаются со статором для установки стопорного кольца по меньшей мере на заданное расстояние от статора.
Краткое описание графических материалов
Признаки согласно примерам настоящего изобретения станут очевидными после ознакомления с нижеследующим подробным описанием и чертежами, на которых одинаковые номера позиций соответствуют одинаковым или подобным, хотя, возможно, неидентичным компонентам. Для краткости изложения номера позиций или признаки, имеющие ранее описанную функцию, могут быть описаны или не описаны применительно к другим чертежам, на которых они встречаются.
На фиг. 1 представлен схематический вид транспортного средства с системой блокируемого дифференциала в соответствии с примером настоящего изобретения;
на фиг. 2 представлен вид в перспективе блокируемого дифференциала в соответствии с примером настоящего изобретения;
на фиг. 3 представлен вид с пространственным разделением компонентов блокируемого дифференциала, изображенного на фиг. 2;
на фиг. 4А представлен вид сбоку в поперечном сечении блокируемого дифференциала, изображенного на фиг. 2;
на фиг. 4B представлен подробный вид сбоку в поперечном сечении участка блокируемого дифференциала, изображенного на фиг. 4A;
на фиг. 4C представлен подробный вид сбоку в поперечном сечении участка блокируемого дифференциала, изображенного на фиг. 4A, аналогичный виду на фиг. 4B, за исключением того, что на фиг. 4C датчик положения статора представляет собой контактный переключатель;
на фиг. 5A представлен вид справа в перспективе примера стопорного кольца с промежуточными штифтами в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 5B представлен вид с торца в поперечном сечении, на котором показан пример стопорного кольца, вошедшего в зацепление с картером дифференциала;
на фиг. 5C представлен вид слева в перспективе примера стопорного кольца с промежуточными штифтами, показанного на фиг. 5A;
на фиг. 5D представлен вид с торца стопорного кольца, показанного на фиг. 5A;
на фиг. 5E представлен вид в поперечном сечении с пространственным разделением компонентов примера стопорного кольца и промежуточного штифта, причем промежуточный штифт закрепляют в стопорном кольце посредством посадки с натягом;
на фиг. 5F представлен вид в поперечном сечении с пространственным разделением компонентов примера стопорного кольца и промежуточного штифта, причем промежуточный штифт закрепляют в стопорном кольце с помощью винтовой резьбы;
на фиг. 6 представлен вид в перспективе в поперечном сечении с пространственным разделением блокирующих компонентов согласно примеру, изображенному на фиг. 2; и
на фиг. 7 представлен вид в перспективе примера цельной крестовины в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание
Настоящее изобретение главным образом относится к блокируемым дифференциалам, и в частности к блокируемым дифференциалам с электронным управлением, используемым в ведущих мостах транспортных средств. В контексте настоящего документа термин «блокируемый дифференциал с электронным управлением» означает дифференциал, выполненный с возможностью перевода между разблокированным состоянием и заблокированным состоянием в ответ на поступление электронного сигнала. В заблокированном состоянии обе полуоси моста, соединенные с дифференциалом, одновременно вращаются в одном направлении и с одинаковой скоростью. Генерирование электронного сигнала может происходить автоматически в ответ на состояние транспортного средства, например, при обнаружении проскальзывания колеса. Электронный сигнал также может быть сформирован в ответ на запрос оператора, например, оператор может нажать кнопку на панели управления транспортного средства.
Примеры настоящего изобретения могут позволять эксплуатировать дифференциалы при более высоком крутящем моменте, чем существующие блокируемые дифференциалы аналогичного размера. Кроме того, может быть уменьшено время приведения в действие блокирующего механизма по сравнению с существующими дифференциалами с электронной блокировкой. Кроме того, индикатор состояния может обеспечивать более удобный пользовательский интерфейс, предоставляя более подробную и точную информацию о функционировании системы блокируемого дифференциала с электронным управлением согласно настоящему изобретению.
Как показано на фиг. 1, трансмиссия 5 транспортного средства 70 включает двигатель 6, карданный вал 7, соединенный с двигателем, и мост в сборе 8. Карданный вал 7 соединен, например, посредством зубчатой передачи (не показана) для обеспечения вращения, с полуосями 13, 13’ моста внутри картера 9 ведущего моста. Мост в сборе 8 включает картер 9 ведущего моста, блокируемый дифференциал в сборе 10, поддерживаемый в картере 9 ведущего моста, и полуоси 13, 13’ моста, соединенные соответствующим образом с первым и вторым приводными колесами 98 и 98’. Редуктор 97, расположенный в картере 12 дифференциала, передает крутящий момент от картера 12 дифференциала на полуоси 13, 13’ моста и избирательно обеспечивает относительное вращение между полуосями 13 и 13’ моста. Хотя блокируемый дифференциал в сборе 10, изображенный на фиг. 1, применяют в заднеприводных транспортных средствах, настоящее изобретение может быть применено в коробках передач в блоке с трансмиссией для использования в переднеприводных транспортных средствах, в раздаточных коробках для использования в полноприводных транспортных средствах или в трансмиссии любого транспортного средства.
На фиг. 2, 3, 4A и 4B показан пример настоящего изобретения, включающий блокируемый дифференциал в сборе 10. Блокируемый дифференциал в сборе 10 содержит картер 12 дифференциала, имеющий ось 14 вращения и камеру 16 зубчатой передачи. Картер 12 дифференциала вращается в картере 9 ведущего моста (см. фиг. 1) вокруг оси 14 вращения. Первая полуосевая шестерня 18 расположена на первом конце 19 картера 12 дифференциала для избирательного относительного вращения в нем. Вторая полуосевая шестерня 20 расположена на втором конце 21 картера 12 дифференциала напротив первого конца 19 для избирательного вращения относительно картера 12 дифференциала.
Первая полуосевая шестерня 18 содержит выступы 22 полуосевой шестерни, сформированные на задней стороне 24 первой полуосевой шестерни 18. Задняя сторона 24 первой полуосевой шестерни 18 противоположна поверхности 66 с зубьями шестерни первой полуосевой шестерни 18. По меньшей мере две ведущие шестерни 26 поддерживают с возможностью вращения в камере 16 зубчатой передачи. Каждая по меньшей мере из двух ведущих шестерен 26 находится в зубчатом зацеплении с первой полуосевой шестерней 18 и второй полуосевой шестерней 20.
Блокируемый дифференциал в сборе 10 включает статор 32, расположенный на первом конце 19 картера 12 дифференциала. Соленоид 28 закреплен в кольцеобразной полости 60 соленоида, образованной статором 32. Соленоид 28 может быть неподвижно прикреплен к статору 32 с помощью, например, адгезива или крепежных элементов. Статор 32 выполнен из ферромагнитного материала. Картер 12 дифференциала выполнен с возможностью вращения относительно статора 32 вокруг оси 14 вращения. Как показано на фиг. 4A и фиг. 4B, статор 32 имеет кольцевую стенку 33 с продольной осью 35 стенки, совпадающей с осью 14 вращения. Первый кольцевой фланец 36 статора проходит параллельно продольной оси 35 стенки от кольцевой стенки 33 на первый внутренний диаметр 38 первого кольцевого фланца 36 статора. Первый кольцевой фланец 36 статора, кольцевая стенка 33 и второй кольцевой фланец 37 статора образуют кольцевую полость 60 соленоида. Кольцевая полость 60 соленоида имеет открытый конец 63, расположенный дистально по отношению к кольцевой стенке 33.
Хотя на фиг. 4A и фиг. 4B первый кольцевой фланец 36 статора показан проходящим параллельно продольной оси 35 стенки, угол, который кольцевой фланец 36 образует с кольцевой стенкой 33, может быть отличным от 90 градусов. Например, угол может составлять 45 градусов таким образом, что кольцевая полость 60 соленоида будет шире на открытом конце 63, чем на кольцевой стенке 33. Угол между первым кольцевым фланцем 36 статора и кольцевой стенкой 33 может быть любым углом при условии, что кольцевая полость 60 соленоида образована первым кольцевым фланцем 36 статора, кольцевой стенкой 33 и вторым кольцевым фланцем 37 статора.
Второй кольцевой фланец 37 статора проходит от кольцевой стенки 33 дальше, чем первый кольцевой фланец 36 статора на длину 83 цилиндрического удлинения, превышающую расстояние 82 осевого поступательного перемещения. Второй кольцевой фланец 37 статора расположен радиально снаружи относительно первого кольцевого фланца 36 статора и может быть параллельным первому кольцевому фланцу 36 статора. Хотя на фиг. 4A и 4B кольцевая полость 60 соленоида изображена как имеющая по существу прямоугольное поперечное сечение, в других примерах настоящего изобретения ее поверхности могут быть закругленными или скошенными. В одном примере соленоид 28 может быть намотан на отдельную катушку (не показана) и помещен в кольцевую полость 60 соленоида через открытый конец 63. В другом примере соленоид может быть использован без катушки.
На фиг. 3 и фиг. 6 изображена пружина 34, расположенная между первой полуосевой шестерней 18 и стопорным кольцом 40 для смещения стопорного кольца 40 по направлению к расцепленному положению 44, показанному в верхней половине фиг. 4A и фиг. 4B. В нижней половине фиг. 4A и фиг. 4B стопорное кольцо 40 показано в зацепленном положении 45. В примере, показанном на фиг. 3, картер 12 дифференциала включает две части с линией 51 разъема в центрах 52 валов крестовины. Одна из двух частей картера 12 дифференциала представляет собой фланцевую часть 100 с крепежным фланцем 105 для прикрепления кольцевой шестерни (не показана). Другая из двух частей картера 12 дифференциала представляет собой вторую часть 106, на которой установлены статор 32 и стопорное кольцо 40. Упорная шайба 101 полуосевой шестерни расположена между фланцевой частью 100 и второй полуосевой шестерней 20. Упорные шайбы 104 расположены между ведущими шестернями 26, 26’ и картером 12 дифференциала.
Как показано на фиг. 4A, 4B и 6, в примерах настоящего изобретения статор 32 избирательно приводят в действие магнитным способом для поступательного перемещения на расстояние 82 осевого поступательного перемещения путем активации соленоида 28. Центральный кольцевой фланец 62 статора проходит радиально вовнутрь от первого кольцевого фланца 36 статора.
Второй кольцевой фланец 37 статора проходит от кольцевой стенки 33 дальше, чем первый кольцевой фланец 36 статора на длину 83 цилиндрического удлинения, превышающую расстояние 82 осевого поступательного перемещения (см., например, фиг. 4 В). Картер 12 дифференциала имеет кольцевую торцевую поверхность 86. Кольцевая торцевая поверхность 86 восприимчива к магнитному полю. Приемная канавка 89 статора образована на кольцевой торцевой поверхности 86 картера 12 дифференциала для приема проникающего участка 90 второго кольцевого фланца 37 статора. Зазор 47 между приемной канавкой 89 статора и вторым кольцевым фланцем 37 статора предотвращает соприкосновение картера 12 дифференциала со вторым кольцевым фланцем 37 статора в зацепленном положении 67 статора и расцепленном положении 102 статора. Зазор 47 между приемной канавкой 89 статора и вторым кольцевым фланцем 37 статора является достаточно небольшим для обеспечения механического зазора, при этом магнитный поток может в достаточной степени проходить через второй кольцевой фланец 37 статора через зазор 47 и в статор 32 через приемную канавку 89 статора. В примерах настоящего изобретения, в которых второй кольцевой фланец 37 статора проникает в приемную канавку 89 статора, магнитное притяжение статора 32 к картеру 12 дифференциала является более сильным, чем если бы магнитное притяжение происходило без проникновения кольцевого фланца 37 в приемную канавку 89 статора. Более сильное магнитное притяжение позволяет более эффективно использовать электрическую энергию, применяемую для подачи питания на соленоид 28. В качестве примера более эффективного использования электрической энергии для создания магнитного притяжения, достаточно сильного, чтобы преодолевать усилие смещения пружины 34 для приведения в действие статора 32 с его поступательным перемещением на расстояние 82 осевого поступательного перемещения (фиг. 4B) вдоль оси 14 вращения, требуется меньший ток. Другими словами, для блокировки блокируемого дифференциала в сборе требуется меньше электрической энергии. Другим аспектом более эффективного использования электрической энергии является то, что такая же величина тока обеспечивает более сильное магнитное притяжение, обеспечивая более быстрое блокирование блокируемого дифференциала в сборе 10.
Зацепленное положение 67 статора представляет собой первое осевое положение статора 32, которое соответствует зацепленному положению 45 стопорного кольца 40. Расцепленное положение 102 статора представляет собой второе осевое положение статора 32, которое соответствует расцепленному положению 44 стопорного кольца 40. Первый кольцевой фланец 36 статора соприкасается с кольцевой торцевой поверхностью 86 картера 12 дифференциала, когда статор 32 находится в зацепленном положении 67 статора. Статор 32 показан в зацепленном положении 67 статора в нижней половине фиг. 4A и в нижней половине фиг. 4B. Статор 32 показан в расцепленном положении 102 статора в верхней половине фиг. 4A и в верхней половине фиг. 4B.
В одном примере по меньшей мере два промежуточных штифта 50 соприкасаются с центральным кольцевым фланцем 62 статора для приведения стопорного кольца 40 в зацепление с первой полуосевой шестерней 18 при подаче питания на соленоид 28. Используемый в настоящем документе термин «подача питания» означает, что электрический ток протекает через соленоид 28. По меньшей мере два промежуточных штифта 50 могут быть соединены со стопорным кольцом 40 и могут соприкасаться со статором 32 для установки стопорного кольца 40 по меньшей мере на заданное расстояние от статора 32. Таким образом, стопорное кольцо 40 и статор 32 жестко соединены друг с другом и перемещаются вместе как единое твердое тело. В примерах заданное расстояние между стопорным кольцом 40 и статором 32 может составлять от приблизительно 15 мм до приблизительно 100 мм.
В примерах настоящего изобретения статор 32 выполнен с возможностью избирательного приведения в действие магнитным способом для поступательного перемещения на расстояние 82 осевого поступательного перемещения (фиг. 4B) вдоль оси 14 вращения. В одном примере расстояние 82 осевого поступательного перемещения может составлять от приблизительно 1 мм до приблизительно 12 мм. Расстояние 82 осевого поступательного перемещения может иметь такую величину, которая позволяет перемещать комплементарные выступы 42 стопорного кольца 40 из положения полного расцепления относительно выступов 22 полуосевой шестерни в положение полного зацепления между комплементарными выступами 42 и выступами 22 полуосевой шестерни. Когда комплементарные выступы 42 и выступы 22 полуосевой шестерни полностью расцеплены, между комплементарными выступами 42 и выступами 22 полуосевой шестерни отсутствует контакт. Когда на соленоид 28 подают питание, соленоид 28 приводит в действие статор 32. Пружина 34 смещает стопорное кольцо 40 по направлению к расцепленному положению 44; однако магнитное притяжение статора 32 к кольцевой торцевой поверхности 86 картера 12 дифференциала, создаваемое соленоидом 28 при подаче на него питания, сильнее смещающего усилия пружины 34. При подаче питания на соленоид 28 магнитное притяжение статора 32 к кольцевой торцевой поверхности 86 картера 12 дифференциала преодолевает смещающее усилие пружины и приводит в действие статор 32 с осуществлением поступательного перемещения на расстояние 82 осевого поступательного перемещения (фиг. 4B) вдоль оси 14 вращения.
В некоторых существующих системах блокируемого дифференциала статор постоянно находится на фиксированном расстоянии от картера дифференциала вдоль оси вращения. Плунжер приводят в действие с помощью соленоида, соединенного со статором с возможностью перемещения плунжера в осевом направлении вдоль оси вращения относительно картера дифференциала (и статора, поскольку картер дифференциала и статор имеют фиксированное осевое взаимное расположение). Плунжер избирательно зацепляется с блокирующим механизмом посредством стопорного кольца, соединенного с плунжером, пакета фрикционной муфты или путем непосредственного зацепления полуосевой шестерни с плунжером.
Примеры настоящего изобретения не включают такой плунжер. Статор 32 согласно настоящему изобретению непосредственно магнитным способом притягивается к картеру 12 дифференциала при подаче питания на соленоид 28. Статор 32 поступательно перемещается в осевом направлении вдоль оси 14 вращения.
Как показано на фиг. 4B, фиг. 5A, фиг. 5C и фиг. 6, по меньшей мере каждый из двух промежуточных штифтов 50 содержит цилиндрический стержневой участок 74, имеющий упорный конец 77 и конец 79 со стороны статора, противоположный упорному концу 77, причем цилиндрический стержневой участок 74 имеет продольную ось 75 стержня в центре цилиндрического участка 74 стержня. Центр цилиндрического участка 74 стержня представляет собой осевой центр цилиндрического участка 74 стержня. Каждый из промежуточных штифтов 50 имеет плечо 91, образованное на цилиндрическом участке 74 стержня, для поддержания центрального кольцевого фланца 62 статора. Каждый промежуточный штифт 50 имеет горловину 93 промежуточного штифта, имеющую диаметр 68 горловины, который меньше, чем диаметр 94 стержневого участка цилиндрического стержневого участка 74, образованного на конце 79 со стороны статора. На горловине 93 промежуточного штифта образована канавка 73 для крепежного кольца. Канавка 73 для крепежного кольца расположена на расстоянии от плеча 91, приблизительно равном толщине 30 фланца центрального кольцевого фланца 62 статора. Каждый промежуточный штифт 50 имеет упор 78, имеющий диаметр 80 упора, который меньше диаметра 94 стержневого участка цилиндрического стержневого участка 74, образованного на упорном конце 77. Упор 78 расположен концентрично с цилиндрическим стержневым участком 74. Упор 78 проходит от упорного конца 77 цилиндрического стержневого участка 74 и входит в зацепление с соответствующим отверстием 84 для прикрепления промежуточного штифта, сформированным в стопорном кольце 40.
Как показано на фиг. 4A, 4B, 5A, 5B, 5C и 6, в примерах настоящего изобретения блокируемый дифференциал в сборе 10 содержит стопорное кольцо 40. Стопорное кольцо 40 содержит комплементарные выступы 42, образованные по окружности поверхности 43 зацепления стопорного кольца 40. Комплементарные выступы 42 выполнены с возможностью избирательного зацепления с выступами 22 полуосевой шестерни при поступательном перемещении стопорного кольца 40 вдоль оси 14 вращения из расцепленного положения 44 в зацепленное положение 45. Стопорное кольцо 40 содержит множество ушек 46, образованных на наружной поверхности 110 стопорного кольца 40. Каждое ушко 48 выполнено с возможностью скольжения в соответствующем комплементарном пазу 49, образованном в картере 12 дифференциала, для направления поступательного перемещения стопорного кольца 40 между зацепленным положением 45 и расцепленным положением 44 (см. фиг. 5В). Установка множества ушек 46 в соответствующие комплементарные пазы 49 также предотвращает вращение стопорного кольца 40 относительно картера 12 дифференциала.
В верхней половине фиг. 4A и верхней половине фиг. 4B показан пример настоящего изобретения со стопорным кольцом 40 в расцепленном положении 44. В нижней половине фиг. 4A и нижней половине фиг. 4B изображено стопорное кольцо 40 в зацепленном положении 45. В примерах настоящего изобретения, когда стопорное кольцо 40 находится в зацепленном положении 45, вращение первой полуосевой шестерни 18 относительно картера 12 дифференциала по существу заблокировано. Когда стопорное кольцо 40 находится в расцепленном положении 44, первая полуосевая шестерня 18 может свободно вращаться относительно картера 12 дифференциала. Стопорное кольцо 40 имеет толщину 41 стопорного кольца (фиг. 5A), параллельную оси 14 вращения.
Стопорное кольцо 40 содержит некоторое количество отверстий 84 для прикрепления промежуточного штифта, равное количеству промежуточных штифтов 50. Отверстия 84 для прикрепления промежуточного штифта отцентрированы по радиальной линии с заданным радиусом 31 от оси 14 вращения через центр соответствующего ушка 48 (фиг. 5D). Каждый промежуточный штифт 50 закреплен в соответствующем отверстии 84 для прикрепления промежуточного штифта. В одном примере множество ушек 46 включает шесть ушек 48, а количество промежуточных штифтов 50 равно трем. Следует понимать, что в контексте настоящего документа термин «количество» относится к общему количеству подобных объектов, а не к подмножеству общего количества. Например, множество ушек 46 на фиг. 5D включает шесть ушек 48.
Как показано на фиг. 5E, в одном примере диаметр 80 упора 78 каждого промежуточного штифта 50 больше диаметра 39 отверстия для каждого отверстия 84 для прикрепления промежуточного штифта, что позволяет формировать посадку с натягом между упором 78 каждого промежуточного штифта 50 и соответствующим отверстием 84 для прикрепления промежуточного штифта. В одном примере между упором 78 каждого промежуточного штифта 50 и соответствующим отверстием 84 для прикрепления промежуточного штифта обеспечена посадка со средним натягом согласно ANSI B4.2-1978 H7/s6.
Как показано на фиг. 5F, в одном примере упор 78 каждого промежуточного штифта 50 имеет образованную на нем первую винтовую резьбу 87. Каждое отверстие 84 для прикрепления промежуточного штифта может иметь образованную в нем вторую винтовую резьбу 85, комплементарную первой винтовой резьбе 87. Каждый промежуточный штифт 50 может быть прикреплен с помощью резьбы к стопорному кольцу 40 посредством зацепления первой винтовой резьбы 87 со второй винтовой резьбой 85.
Каждое ушко 48 может иметь две противоположные поверхности 107, расположенные симметрично относительно радиальной линии 81, перпендикулярной оси 14 вращения. Каждая из двух противоположных сторон может представлять собой дугу круга с центром 72 на радиальной линии 81 от оси вращения 14 через центр соответствующего ушка 48. В примерах угол 99 между двумя противоположными поверхностями может составлять от приблизительно 28 градусов до приблизительно 32 градусов. В примерах, в которых две противоположные поверхности 107 образуют дуги круга, угол 99 между двумя противоположными поверхностями определен в настоящем документе как угол между касательными к дугам в соответствующих средних точках указанных дуг.
Система 11 блокируемого дифференциала может включать датчик 15 положения статора для определения положения стопорного кольца 40 путем определения положения статора 32. Как показано на фиг. 4B, в одном примере датчик 15 положения статора может представлять собой бесконтактный датчик 15’ положения, расположенный на кронштейне 95 для предотвращения вращения, соединенном с картером 12 дифференциала. В примерах настоящего изобретения может быть использован бесконтактный датчик 15’ положения с применением любой технологии бесконтактных датчиков положения. Например, в систему 11 блокируемого дифференциала согласно настоящему описанию могут быть включены бесконтактные датчики положения, работа которых основана на магнитострикции, магниторезистивном эффекте, эффекте Холла или других технологиях магнитного обнаружения. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением также возможно применение бесконтактных датчиков положения, основанных на восприятии оптической информации, инфракрасного излучения или давления текучей среды. В этом примере бесконтактный датчик 15’ положения определяет осевое положение статора 32 или целевого элемента 96, прикрепленного к статору 32. Целевой элемент 96 может быть способен реагировать на магнитное поле таким образом, чтобы его мог обнаруживать бесконтактный датчик положения 15’, если датчик основан на технологии магнитного распознавания.
В примере, показанном на фиг. 4C, датчик 15 положения статора может представлять собой контактный переключатель 15’’, расположенный на кронштейне 95 для предотвращения вращения, соединенном с картером 12 дифференциала. Контактный переключатель 15’’ выполнен с возможностью определения осевого положения статора 32 или целевого элемента 96’, прикрепленного к статору 32. Поскольку датчик 15 положения статора является контактным переключателем 15’’, не обязательно, чтобы целевой элемент 96’ был способен реагировать на магнитное поле. Целевой элемент 96’ может быть способным или быть неспособным реагировать на магнитное поле. Контактный переключатель 15’’ имеет разомкнутое состояние и замкнутое состояние. Контактный переключатель 15’’ отключает электрическую схему в разомкнутом состоянии; и контактный переключатель 15’’ включает электрическую схему в замкнутом состоянии. Контактный переключатель 15’’ механически переводится из разомкнутого состояния в замкнутое состояние при соприкосновении со статором 32 или целевым элементом 96’, прикрепленным к статору 32. В одном примере целевой элемент 96’ может представлять собой механический активирующий элемент, например, криволинейную поверхность, прорезь, рычажок, выпуклость или любой другой конструкционный элемент, выполненный с возможностью механического приведения в действие контактного переключателя 15’’.
Примеры настоящего изобретения могут включать крестовину 108, расположенную перпендикулярно оси 14 вращения картера 12 дифференциала для поддержания противолежащей пары 27 по меньшей мере двух ведущих шестерен 26 для вращения противолежащей пары 27 по меньшей мере двух ведущих шестерен 26 на крестовине 108. Как показано на фиг. 3 и 7, в примерах настоящего изобретения с дифференциалом с 4 шестернями дифференциал в сборе 10 может включать множество коротких валов 92. Указанные короткие валы 92 могут быть расположены на равном расстоянии друг от друга вокруг кольцевого обода 109. Множество коротких валов 92 могут размещать перпендикулярно оси 14 вращения картера 12 дифференциала. Множество коротких валов 92 и обод 109 могут быть образованы в виде цельной детали. Множество коротких валов 92 поддерживают противолежащую пару 27 по меньшей мере из двух ведущих шестерен 26 и другую противолежащую пару 27’ по меньшей мере из двух ведущих шестерен 26 для вращения четырех ведущих шестерен 26 на соответствующих коротких валах 92.
Возвращаясь к фиг. 1, отметим, что на транспортном средстве 70 может быть размещен электрический переключатель 17 для избирательного замыкания цепи 23 для подачи электрической энергии на соленоид 28. Переключатель 17, показанный на фиг. 1, представляет собой кулисный переключатель, однако может быть применен любой переключатель, способный управлять протеканием энергии через соленоид 28. Переключатель 17 может представлять собой слаботочный переключатель, управляющий реле или транзистором, который непосредственно управляет подачей питания на соленоид 28. В транспортном средстве 70 может быть установлен электронный индикатор 29 состояния. На транспортном средстве 70 может быть размещена электронная схема 25 запуска для подачи питания на электронный индикатор 29 состояния для указания состояния системы 11 блокируемого дифференциала. В одном примере это состояние может включать по меньшей мере три состояния. Например, электронный индикатор 29 состояния может представлять собой индикатор 88 с избирательной подсветкой шкалы, и состояние может быть указано кодом мигания. Для иллюстрации индикатор 88 с избирательной подсветкой шкалы может включать светодиод, лампу накаливания, флуоресцентную лампу или другой избирательно подсвечиваемый источник света.
Следует понимать, что термины «соединять/соединенный/соединение» и/или т.п. в настоящем документе приведены в широком смысле и охватывают множество различных связанных конструкций и способов сборки. Эти конструкции и способы включают, без ограничений: (1) прямую связь между одним компонентом и другим компонентом без промежуточных компонентов между ними; и (2) связь одного компонента и другого компонента с одним или более компонентами между ними при условии, что один компонент, «соединенный с» другим компонентом, каким-либо образом функционально связан с другим компонентом (несмотря на наличие между ними одного или более дополнительных компонентов).
В раскрытых в настоящем документе описанных примерах и формуле изобретения грамматические формы единственного числа включают ссылки на множественное число, если из контекста явно не следует иное.
Следует понимать, что диапазоны, приведенные в настоящем документе, включают указанный диапазон и любое значение или поддиапазон в пределах указанного диапазона. Например, диапазон от приблизительно 28 градусов до приблизительно 32 градусов следует интерпретировать как включающий не только явным образом указанные пределы от приблизительно 28 градусов до приблизительно 32 градусов, но также включающий отдельные значения, такие как 29 градусов, 30,4 градуса, 31 градус и т.д., и поддиапазоны, например от приблизительно 29 градусов до приблизительно 31 градуса и т.д. Кроме того, если для описания значения применен термин «приблизительно», это означает, что оно охватывает незначительные изменения (до +/- 10%) указанного значения.
Кроме того, указание в настоящем описании на «один пример», «другой пример», «пример» и т.п. означает, что конкретный элемент (например, признак, конструкция и/или характеристика), описанный в отношении примера, включен по меньшей мере в один пример, описанный в настоящем документе, и может присутствовать или отсутствовать в других примерах. Кроме того, следует понимать, что описанные элементы для любого примера можно комбинировать любым подходящим способом в различных примерах, если из контекста явно не следует иное.
Хотя подробно описано несколько примеров, следует понимать, что описанные примеры могут быть изменены. Таким образом, представленное выше описание следует рассматривать как не имеющее ограничительного характера.
1. Блокируемый дифференциал в сборе, содержащий: картер дифференциала, имеющий ось вращения; первую полуосевую шестерню, расположенную на первом конце картера дифференциала для избирательного относительного вращения в нем; вторую полуосевую шестерню, расположенную на втором конце картера дифференциала напротив первого конца для избирательного вращения относительно картера дифференциала; статор, расположенный на первом конце; соленоид, неподвижно прикрепленный к статору, причем статор избирательно приводят в действие магнитным способом для поступательного перемещения на расстояние осевого поступательного перемещения с помощью соленоида; стопорное кольцо, выполненное с возможностью избирательного зацепления с первой полуосевой шестерней для избирательного блокирования вращения первой полуосевой шестерни относительно картера дифференциала; и по меньшей мере два промежуточных штифта, каждый из которых соединен со стопорным кольцом и соприкасается со статором для установки стопорного кольца по меньшей мере на заданное расстояние от статора.
2. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 1, дополнительно содержащий: выступы полуосевой шестерни, образованные на задней стороне первой полуосевой шестерни, причем задняя поверхность противоположна поверхности с зубьями шестерни первой полуосевой шестерни; комплементарные выступы, образованные на поверхности зацепления стопорного кольца, причем комплементарные выступы выполнены с возможностью избирательного зацепления с выступами полуосевой шестерни при поступательном перемещении стопорного кольца вдоль оси вращения из расцепленного положения в зацепленное положение; пружину, расположенную между первой полуосевой шестерней и стопорным кольцом для смещения стопорного кольца по направлению к расцепленному положению; и множество ушек, образованных на наружной поверхности стопорного кольца, причем каждое ушко скользит в соответствующем комплементарном пазу, образованном в картере дифференциала, для направления поступательного перемещения стопорного кольца между зацепленным положением и расцепленным положением и для предотвращения вращения стопорного кольца относительно картера дифференциала; причем, когда стопорное кольцо находится в зацепленном положении, вращение первой полуосевой шестерни относительно картера дифференциала по существу заблокировано, а когда стопорное кольцо находится в расцепленном положении, первая полуосевая шестерня может свободно вращаться относительно картера дифференциала, и при этом стопорное кольцо имеет толщину стопорного кольца, параллельную оси вращения.
3. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 1, причем статор содержит: кольцевую стенку с продольной осью стенки, совпадающей с осью вращения; первый кольцевой фланец статора, проходящий от кольцевой стенки на первый внутренний диаметр; второй кольцевой фланец статора, проходящий от кольцевой стенки, расположенный радиально снаружи относительно первого кольцевого фланца статора; и центральный кольцевой фланец статора, проходящий радиально вовнутрь от первого кольцевого фланца статора, где: первый кольцевой фланец статора, кольцевая стенка и второй кольцевой фланец статора образуют кольцевую полость соленоида; статор выполнен из ферромагнитного материала; картер дифференциала выполнен с возможностью вращения относительно статора вокруг оси вращения; и по меньшей мере два промежуточных штифта соприкасаются с центральным кольцевым фланцем статора для приведения стопорного кольца в зацепление с первой полуосевой шестерней при подаче питания на соленоид.
4. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 3, в котором: второй кольцевой фланец статора проходит от кольцевой стенки дальше, чем первый кольцевой фланец статора, на длину цилиндрического удлинения, превышающую расстояние поступательного осевого перемещения; картер дифференциала имеет кольцевую торцевую поверхность; кольцевая торцевая поверхность способна реагировать на магнитное поле; приемная канавка статора образована на кольцевой торцевой поверхности картера дифференциала для приема проникающего участка второго кольцевого фланца статора; зазор между приемной канавкой статора и вторым кольцевым фланцем статора предотвращает соприкосновение картера дифференциала со вторым кольцевым фланцем статора в зацепленном положении статора и расцепленном положении статора; зацепленное положение статора представляет собой первое осевое положение статора, которое соответствует зацепленному положению стопорного кольца; расцепленное положение статора представляет собой второе осевое положение статора, которое соответствует расцепленному положению стопорного кольца; и первый кольцевой фланец статора соприкасается с кольцевой торцевой поверхностью картера дифференциала, когда статор находится в зацепленном положении статора.
5. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 3, в котором по меньшей мере каждый из двух промежуточных штифтов содержит: цилиндрический стержневой участок, имеющий упорный конец и конец со стороны статора, противоположный упорному концу, причем цилиндрический стержневой участок имеет продольную ось стержня в центре цилиндрического участка стержня; плечо, образованное на цилиндрическом участке стержня, для поддержания центрального кольцевого фланца статора; горловину промежуточного штифта, имеющую диаметр горловины, который меньше диаметра стержневого участка цилиндрического стержневого участка, причем горловина промежуточного штифта образована на конце со стороны статора; канавку для крепежного кольца, образованную в горловине промежуточного штифта, причем канавка для крепежного кольца расположена на расстоянии от плеча, приблизительно равном толщине фланца центрального кольцевого фланца статора; и упор, имеющий диаметр упора, который меньше цилиндрического стержневого участка, образованного на упорном конце, причем упор расположен концентрично с цилиндрическим стержневым участком.
6. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 5, в котором стопорное кольцо содержит некоторое количество отверстий для прикрепления промежуточных штифтов, равное количеству промежуточных штифтов, причем отверстия для прикрепления промежуточных штифтов отцентрированы по радиальной линии от оси вращения через центр соответствующего ушка, причем каждый промежуточный штифт закреплен в соответствующем отверстии для прикрепления промежуточного штифта.
7. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 6, в котором диаметр упора каждого промежуточного штифта больше диаметра отверстия для каждого отверстия для прикрепления промежуточного штифта, что позволяет формировать посадку с натягом между упором каждого промежуточного штифта и соответствующим отверстием для прикрепления промежуточного штифта.
8. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 6, в котором упор каждого промежуточного штифта имеет образованную на нем первую винтовую резьбу, причем каждое отверстие для прикрепления промежуточного штифта имеет образованную в нем вторую винтовую резьбу, комплементарную первой винтовой резьбе, и при этом каждый промежуточный штифт прикрепляют с помощью резьбы к стопорному кольцу посредством зацепления первой винтовой резьбы со второй винтовой резьбой.
9. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 8, в котором множество ушек включает шесть ушек, а количество промежуточных штифтов равно трем.
10. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 2, в котором: каждое ушко имеет две противоположные поверхности, расположенные симметрично относительно радиальной линии, перпендикулярной оси вращения; и угол между двумя противоположными поверхностями составляет от приблизительно 28 градусов до приблизительно 32 градусов.
11. Блокируемый дифференциал в сборе по п. 10, в котором множество ушек включает шесть ушек.
12. Система блокируемого дифференциала, содержащая: картер дифференциала, имеющий ось вращения; первую полуосевую шестерню, расположенную на первом конце картера дифференциала для избирательного относительного вращения в нем; вторую полуосевую шестерню, расположенную на втором конце картера дифференциала напротив первого конца для избирательного вращения относительно картера дифференциала; статор, расположенный на первом конце; соленоид, неподвижно прикрепленный к статору, причем статор избирательно приводят в действие магнитным способом для поступательного перемещения на расстояние осевого поступательного перемещения с помощью соленоида; стопорное кольцо, выполненное с возможностью избирательного зацепления с первой полуосевой шестерней для избирательного блокирования вращения первой полуосевой шестерни относительно картера дифференциала; по меньшей мере два промежуточных штифта, каждый из которых соединен со стопорным кольцом и соприкасается со статором для установки стопорного кольца по меньшей мере на заданное расстояние от статора; и датчик положения статора для определения положения стопорного кольца путем определения положения статора.
13. Система блокируемого дифференциала по п. 12, в которой: датчик положения статора представляет собой бесконтактный датчик положения, расположенный на кронштейне для предотвращения вращения, соединенном с картером дифференциала; и бесконтактный датчик положения выполнен с возможностью определения осевого положения статора или целевого элемента, прикрепленного к статору.
14. Система блокируемого дифференциала по п. 13, в которой бесконтактный датчик положения представляет собой датчик положения, работа которого основана на эффекте Холла.
15. Система блокируемого дифференциала по п. 12, в которой: датчик положения статора представляет собой контактный переключатель, расположенный на кронштейне для предотвращения вращения, соединенном с картером дифференциала; контактный переключатель выполнен с возможностью определения осевого положения статора или целевого элемента, прикрепленного к статору; контактный переключатель имеет разомкнутое состояние и замкнутое состояние; контактный переключатель отключает электрическую схему в разомкнутом состоянии; контактный переключатель включает электрическую схему в замкнутом состоянии; и контактный переключатель механически переводится из разомкнутого состояния в замкнутое состояние при соприкосновении со статором или целевым элементом, прикрепленным к статору.
