BR102012022671B1

BR102012022671B1 - Conjunto de árvore para um grupo propulsor

Info

Publication number: BR102012022671B1
Application number: BR102012022671-5A
Authority: BR
Inventors: Craig R. Eike; Michael J. Cliff; Robert L. Wood, Jr
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2021-11-30
Also published as: RU2012136211A; BR102012022671A2; RU2609249C2; EP2568198A1; CN102996749A; ZA201206705B; EP2568198B1; CN102996749B; US8740741B2; US20130065720A1

Abstract

conjunto de árvore para um grupo propulsor, e, máquina de trabalho um conjunto de árvore diferencial para uma máquina de trabalho tendo uma capacidade de trava diferencial. a árvore diferencial tem alojamento de engrenagem diferencial, que utiliza um alojamento vedado em seu exterior e um trajeto de fluxo de sangria para lubrificante líquido pressurizado que atua uma característica de trava diferencial para prover fluxo de resfriamento adequado para o conjunto de engrenagem diferencial e mecanismo de trava diferencial sob circunstância de operação pesada.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção está relacionada com árvores de máquinade trabalho que têm engrenagens diferenciais e capacidade de deslizamento limitada.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Ao longo dos anos, máquinas de trabalho, particularmente, asque operam fora de autoestradas, requerem um mecanismo de acionamento diferencial para conjuntos de rodas a fim de acomodar a curva do veículo, mas, em adição, requerem uma limitada característica de derrapagem de forma que torque possa ser transferido a partir de uma roda que está derrapando para uma que pode obter melhor tração. Isto envolveu esforços de projeto até o ponto em que as árvores podem acomodar níveis de torque significativos, e, ao mesmo tempo, operam com tração variável em uma das rodas de acionamento ou na outra. Esforços de projeto foram realizados, os quais minimizam as perdas de turbilhão nos conjuntos de árvore, onde uma porção ou todas das engrenagens diferenciais são imersas em um líquido de lubrificação. Como resultado dos aperfeiçoamentos na redução de perdas de turbilhão, a capacidade de resfriar e lubrificar vários componentes no conjunto de engrenagem diferencial é um desafio. Especificamente, a capacidade de prover lubrificação adequada a todas das engrenagens é restrita pela necessidade de redução de perdas de turbilhão.

[003] Por conseguinte, há uma necessidade de um conjunto de árvoredotado de uma característica diferencial que proveja lubrificação adequada dos componentes, enquanto, ao mesmo tempo, as perdas de turbilhão do conjunto de árvore sejam reduzidas.

SUMÁRIO

[004] Em uma forma, a presente invenção é um conjunto de árvorede grupo propulsor incluindo alojamento alongado e primeiro e segundo eixos articulados no alojamento alongado para prover um eixo de saída rotativo em suas primeiras extremidades externas. Alojamento de engrenagem diferencial encontra-se rotativamente posicionado dentro do alojamento alongado e recebe extremidades internas dos primeiro e segundo eixos. Uma engrenagem anular é fixada ao alojamento de engrenagem diferencial para receber uma entrada de energia rotativa. Um conjunto de engrenagens diferenciais está posicionado dentro do alojamento de engrenagem diferencial e possui engrenagens opostas fixadas às extremidades internas dos primeiro e segundo eixos e articuladas em relação ao mencionado alojamento de engrenagem diferencial. Uma pluralidade de engrenagens planetárias são articuladas dentro do alojamento de engrenagem diferencial e as engrenagens engrenam com as extremidades opostas para prover uma ação diferencial. Um mecanismo de trava diferencial atuado por pressão de fluido possui uma porção do mesmo fixada ao alojamento de engrenagem diferencial e a outra porção do mesmo a uma das engrenagens opostas. Uma fonte de pressão de fluido seletiva é conectada fluidamente ao mecanismo de trava diferencial e provê entradas de pressão alta e baixa para travar e destravar seletivamente o alojamento de engrenagem diferencial e uma das engrenagens. O alojamento de engrenagem diferencial tem um trajeto de fluxo de sangria para prover fluxo de fluido pressurizado para dentro do alojamento de engrenagem diferencial independentemente do nível de pressão a partir da fonte de pressão de fluido. O alojamento de engrenagem diferencial tem uma vedação controlada tal que fluido pressurizado passe para dentro/fora para lubrificar as engrenagens. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[005] As características acima mencionadas e outras características evantagens da invenção, e como atingi-las, ficarão mais aparentes e a invenção será mais bem entendida pela referência à descrição infra de uma modalidade da invenção, tomada em conjunção com os desenhos anexos, nos quais:Figura 1 é uma vista em seção longitudinal de uma máquina de trabalho e um conjunto de árvore incorporando a presente invenção, juntamente com ilustrações esquemáticas de interconexões a componentes adicionais da máquina de trabalho; eFigura 2 é uma vista expandida de uma porção do conjunto de árvore da Figura 1 mostrando um trajeto de fluxo de lubrificante.

[006] Caracteres/sinais de referência correspondentes indicam partescorrespondentes através de todas das diversas vistas. As exemplificações aqui expostas ilustram uma modalidade da invenção e tais exemplificações não são para ser interpretadas como limitativas do escopo da invenção absolutamente. DESCRIÇÃO DETALHADA

[007] Com referência agora aos desenhos, e, mais particularmente, àFigura 1, é mostrada uma máquina de trabalho 10, que inclui uma armação e um aparelho de força motriz 12 montado na armação, usualmente na forma de um motor por ignição de compressão, ou de um motor a diesel, 12, o qual está mecanicamente interconectado por um eixo 14 a uma transmissão apropriada 16 e através da conexão mecânica 18 a um conjunto de árvore geralmente indicado pelo caractere de referência 20. O conjunto de árvore 20 inclui alojamentos alongados esquerdo e direito 22 e 24, respectivamente, montados a partir de um alojamento central 26. Os alojamentos alongados 22 e 24 propiciam um suporte de apoio para os eixos 28 e 30 que se estendem para as rodas 32 e 34, respectivamente. Deve ser aparente para aqueles versados na arte que os eixos 28 e 30 podem ser conectados às respectivas rodas via conjuntos de engrenagens de redução, a fim de prover as exigências de torque requeridas para máquinas de trabalho de operação pesada. O alojamento central 26 é geralmente de forma anular, é apropriadamente suspenso a partir da máquina de trabalho 10, e provê uma montagem aos alojamentos 22 através do flange 38 por meio de parafusos 36 e através do flange 40 ou um alojamento abridor de cova de disco duplo 24 também por meio de parafusos 36. As extremidades externas dos eixos 28 e 30 são conectadas às rodas 32 e 34, respectivamente, e as extremidades internas 42 e 44 se estendem para dentro de um alojamento de engrenagem diferencial 46 posicionado dentro do alojamento central 26.

[008] Alojamento de engrenagem diferencial 46 é dotado de primeiroe segundo alojamentos anulares 48 e 50 interconectados aproximadamente na linha central deles. Como descrito abaixo, os alojamentos anulares 48 e 50 têm uma periferia externa substancialmente vedada de sorte a reter qualquer líquido introduzido no interior deles dentro do alojamento de engrenagem diferencial 46. Os alojamentos 48 e 50 são suportados para rotação dentro do alojamento alongado 20 por conjuntos de mancais 52 e 54, respectivamente, finalmente fixados ao alojamento central 26. A metade de tal alojamento de engrenagem diferencial 48 tem afixado à mesma uma engrenagem anular 56 por parafusos 58. Tal engrenagem anular 56 engrena-se com uma engrenagem de pinhão de entrada despercebida que recebe entrada da interconexão mecânica 18. Um par de engrenagens de extremidade opostas 62 e 64 são estriadas e fixadas àquelas extremidades internas dos eixos 42 e 44 e são posicionadas dentro do referido alojamento de engrenagem diferencial 46.

[009] Como mostrado aqui, as engrenagens de extremidade 62 e 64são engrenagens cônicas e engrenadas com as engrenagens planetárias 66 e 68 articuladas dentro de um alojamento de engrenagem diferencial 46. Como tal, entrada a partir do aparelho de força motriz 12 através da engrenagem anular 56 para o alojamento de engrenagem diferencial 46 é transmitida aos eixos 28 e 30 via as engrenagens planetárias 66 e 68. Como resultado, a carga diferencial nas rodas é acomodada através da ação diferencial do conjunto de engrenagens planetárias 66 e 68 de uma maneira que é bem conhecida e entendida.

[0010] Pelo fato de a máquina de trabalho 10 ser de operação pesada e frequentemente utilizada fora da estrada, onde existe uma diferença em tração entre as rodas 32 e 34, um mecanismo de trava diferencial 70 é provido, que seletivamente interconecta um dos eixos (neste caso, o eixo 28) ao alojamento de engrenagem diferencial 46 de forma a transferir a carga entre os eixos 28 e 30. O mecanismo de trava diferencial 70 compreende uma série intercalada de placas anulares 72 e 74 recebidas dentro da câmara 76 no alojamento 48 (vide Figura 2). As placas anulares 72 e 74 possuem, cada uma, projeções 78 e 80, respectivamente, recebidas dentro das extremidades 82 e 84 no alojamento 48 e a engrenagem de extremidade 62, respectivamente. Aquelas placas 72 e 74 são atuadas por um conjunto de pistão anular 86 também recebido dentro da câmara 76 e encostando-se a uma face de extremidade axial de uma das placas intercaladas anulares 72. À esquerda do conjunto de pistão 86, como mostrado na Figura 2, está presente uma câmara 88 conectada fluidamente via passagem primária 90 e 92, que se estende através do alojamento 48, para as passagens 94 no alojamento 50 e, finalmente, para um conector 96 fixado ao alojamento central 20. A interconexão entre as passagens 92 e 94 e guarnição 96 permite a transmissão de pressão quando existe rotação relativa entre o alojamento de engrenagem diferencial 46 e o alojamento central 20.

[0011] Guarnição de pressão 96 conecta-se com uma linha apropriada 98 a um controlador 100 que direciona fluxo pressurizado a partir de uma fonte de fluxo pressurizado 102 através das linhas 98, guarnição 96, passagens 94 e 92 para a câmara 88. Como ilustrado aqui, o fluido pressurizado pelo sistema 102 é lubrificante usado tanto para reduzir fricção entre partes de mancal que giram relativamente adjacentes, quanto para prover uma função de resfriamento para a trava diferencial de múltiplas placas. Tal sistema de controle 100 utiliza lógica de controle apropriada para aplicar o mecanismo de trava diferencial 70, quando necessário, para transferir torque a partir de uma árvore para a outra em condições nas quais uma das duas rodas tem tração reduzida.

[0012] Aquele conjunto de árvore diferencial 20 é de um tipo que tem utilização eficiente de fluxo de lubrificante a fim de reduzir perdas de turbilhão causadas pelas engrenagens que giram através do lubrificante líquido. Em um arranjo de alojamento diferencial padrão, dito alojamento para as engrenagens opostas e engrenagens planetárias é significativamente poroso de forma que o conjunto de engrenagens diferenciais, quando em rotação, é salpicado através do nível de líquido dentro de uma câmara para lubrificar as engrenagens opostas e planetárias. Todavia, com a utilização eficiente de lubrificante, há insuficiente nível de líquido para prover lubrificação por salpico do conjunto de engrenagens diferenciais incluindo o conjunto de trava diferencial de forma a satisfazer as funções de operação pesada requeridas sob condições extremas.

[0013] De acordo com a presente invenção, o alojamento de engrenagem diferencial 46 é provido com meios para prover lubrificante adequado e funções de resfriamento a partir do líquido, enquanto, ao mesmo tempo, que permite a utilização de lubrificante total eficiente. Esta função é ilustrada particularmente na Figura 2 na qual o trajeto de fluxo primário 90 para a câmara 88 tem um trajeto de fluxo de sangria 104 que se estende a partir da passagem de entrada 90 para o lado oposto do pistão anular 86 e para dentro do conjunto de discos intercalados 72 e 74. O sistema de controle 100 direciona um fornecimento de pressão desde a fonte de pressão 102 de aproximadamente 300 psi (2,07 MPa) durante a engrenagem do mecanismo de trava diferencial 70, mas, em adição, provê um fluxo de um nível de pressão de entre aproximadamente 15 a 20 psi (103,4 a 137,9 kPa) durante desengrenagem do mecanismo de trava diferencial 70 de forma a prover um fluxo contínuo de lubrificante através da passagem 104, através dos discos intercalados 72 e 74. Além disso, diferentemente dos alojamentos de engrenagem diferencial prévios, este alojamento de engrenagem diferencial 46 tem a periferia externa substancialmente selada/vedada de sorte que o lubrificante líquido que flui pela passagem de sangria 104 seja mantido a um nível dentro do alojamento de engrenagem diferencial 46 que provê uma lubrificação do conjunto de engrenagens diferenciais, a saber, as engrenagens de extremidade 62, 64, e as engrenagens planetárias 66 e 68. O lubrificante líquido escoa a partir do alojamento de engrenagem diferencial 46 para depois das estrias de engrenagem e mancais adjacentes à linha central para o interior dos alojamentos 22, 24 e 26. Quando o mecanismo de trava diferencial 70 for atuado, a pressão mais alta flui para o conjunto de discos 72 e 74 para prover seu resfriamento por conta das forças de fricção adicionais.

[0014] O arranjo acima permite uma melhoria significativa na eficiência e efetividade do conjunto de árvore 20, na medida em que perdas de turbilhão dentro do alojamento central 26 são minimizadas, mas, ao mesmo tempo, nível de agente refrigerante líquido adequado seja mantido dentro do alojamento de engrenagem diferencial 46 para lubrificar e resfriar o conjunto de engrenagens e mancais, mesmo sob condições mais extremas encontradas numa máquina de trabalho de serviço pesado, fora de estrada.

[0015] Embora a presente invenção tenha sido descrita com relação a pelo menos uma modalidade, a invenção pode ainda ser modificada dentro do escopo de sua revelação. Por conseguinte, a presente invenção pretende cobrir quaisquer variações, usos, ou adaptações da invenção usando seus princípios gerais. Adicionalmente, a presente invenção pretende cobrir tais fugas a partir da presente exposição quando caem dentro da prática comum e conhecida na arte à qual a presente invenção está incluída e que caem dentro dos limites das reivindicações anexas.

Claims

1. Conjunto de árvore (20) para um grupo propulsor, o referido conjunto de árvore (20) compreendendo:um alojamento alongado (22, 24, 26);primeiro e segundo eixos (28, 30) articulados em tal alojamento alongado (22, 24, 26) para proporcionar uma saída rotativa em suas primeiras extremidades externas, ditos primeiro e segundo eixos (28, 30) possuindo suas extremidades internas (42, 44);um alojamento de engrenagem diferencial (46) rotativamente posicionado dentro daquele alojamento alongado (22, 24, 26), o alojamento de engrenagem diferencial (46) recebendo as extremidades internas (42, 44) dos primeiro e segundo eixos (28, 30);uma engrenagem anular (56) fixada ao referido alojamento de engrenagem diferencial (46) para receber uma entrada de energia rotativa;um conjunto de engrenagens diferenciais (66, 68) posicionado dentro de dito alojamento de engrenagem diferencial (46) e tendo engrenagens opostas (62, 64) fixadas às extremidades internas (42, 44) dos eixos (28, 30) e articuladas em relação àquele alojamento de engrenagem diferencial (46) e uma pluralidade de engrenagens planetárias (66, 68) articuladas dentro do alojamento de engrenagem diferencial (46) e engrenando com as engrenagens opostas (62, 64) para prover uma ação diferencial;um mecanismo de trava diferencial atuado por pressão de fluido (70) que tem uma porção (72) do mesmo fixada ao alojamento de engrenagem diferencial (46) e a outra porção (74) do mesmo a uma daquelas engrenagens opostas (62, 64);uma fonte (102) de pressão de fluido seletiva que é fluidamente conectada ao mecanismo de trava diferencial (70) e que provê entradas de alta e de baixa pressão de fluido para travar e destravar seletivamente o alojamento de engrenagem diferencial (46) e uma das engrenagens opostas (62, 64); o alojamento de engrenagem diferencial (46) tendo um primeiro e um segundo alojamentos anulares (48, 50) interconectados numa linha central deles, os alojamentos anulares (48, 50) tendo uma periferia externa vedada tal que retenha qualquer fluido introduzido em seu interior,caracterizado pelo fato de que o dito alojamento de engrenagem diferencial (46) tem um trajeto de fluxo de sangria (104) para prover fluxo de fluido pressurizado para dentro do alojamento de engrenagem diferencial (46) independentemente do nível de pressão a partir daquela fonte (102) de pressão de fluido.

2. Conjunto de árvore (20) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o mecanismo de trava diferencial (70) compreender placas anulares intercaladas (72, 74) e um pistão (86) que é recebido dentro do alojamento de engrenagem diferencial (46), o pistão (86) sendo pressurizado em um lado do mesmo para apoiar-se às placas (72, 74) em uma direção axial.

3. Conjunto de árvore (20) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a pressão primária se estende até o pistão (86) e o trajeto de fluxo de sangria (104) se estende da passagem de fluxo primário (90, 92) até as placas anulares intercaladas (72, 74).

4. Conjunto de árvore (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a baixa pressão é de 103,4 a 137,9 kPa e a alta pressão é de 2,07 MPa.

5. Conjunto de árvore (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o alojamento de engrenagem diferencial (46) ser anular e ser fechado e vedado nas suas porções externas para direcionar fluxo de fluido para dentro na direção do centro do alojamento de engrenagem diferencial (46).

6. Conjunto de árvore (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o conjunto de engrenagens diferenciais (66, 68) e engrenagens opostas (62, 64) são engrenagens cônicas.

7. Conjunto de árvore (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que as placas anulares (72, 74) intercaladas têm projeções (78, 80) recebidas em extremidades (82, 84) no interior do alojamento de engrenagem diferencial (46) e no exterior de uma engrenagem oposta (62, 64) mencionada.

8. Conjunto de árvore (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um controlador (100) para direcionar alta e baixa pressão de fluido ao referido mecanismo de trava diferencial (70), sendo que o dito controlador (100) controla seletivamente a pressão num lado do pistão (86) entre a alta e a baixa pressão.

9. Conjunto de árvore (20) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o fluido é um lubrificante líquido.