BR112020006460B1 - Dispositivo de transmissão diferencial divisor de engrenagem, transmissão com quatro rodas motrizes, e, veículo com quatro rodas motrizes - Google Patents

Abstract

resumo dispositivo de transmissão diferencial divisor de engrenagem, transmissão com quatro rodas motrizes, e, veículo com quatro rodas motrizes dispositivo de transmissão diferencial divisor de engrenagem colocado entre uma caixa de marchas com várias relações e duas rodas motrizes de veículo, comportando uma caixa exterior (10) que recebe o torque da caixa de marchas e divide a mesma por um mecanismo interior entre duas árvores de acionamento de rodas; a caixa exterior (10) alojando igualmente uma caixa interior (14), formando, com a caixa exterior (10), um conjunto de satélites intermediários (19) e um elemento de comando (30), um trem epicicloidal com duas posições (100) que permite dispor de duas faixas de relações de caixas distintas para o acionamento das rodas motrizes, caracterizado pelo fato de que a caixa interior (14) apresenta uma protuberância cilíndrica central (14h) de guia do planetário (23) do trem epicicloidal (100).

Description

[001] A presente invenção refere-se aos mecanismos redutores e aos dispositivos de transmissão para veículos automotivos que permitem duplicar a faixa das relações de transmissão de um veículo.

[002] Mais precisamente, ela tem como objeto um dispositivo de transmissão diferencial entre uma caixa de marchas com várias relações e duas rodas motrizes de veículo comportando uma caixa exterior que recebe o torque da caixa de marchas e a distribui por meio de um mecanismo interior entre duas árvores de acionamento de rodas.

[003] Essa invenção encontra uma aplicação privilegiada, mas não exclusiva, em veículos com quatro rodas motrizes, equipados com um GMP (grupo motopropulsor), disposto transversalmente na dianteira do veículo.

[004] Uma tal transmissão com quatro rodas motrizes e o veículo que comporta uma tal transmissão são igualmente o objeto da invenção.

[005] Ela encontra um interesse particular em veículos ditos “qualquer terreno”, isto é, que apresentam, fora da estrada, capacidades superiores àquelas dos tipos de veículos para estradas normais, mas que podem, mesmo assim, ser derivados de veículos produzidos em série.

[006] Tais veículos podem ser às vezes deficientes por uma falta de motricidade, ou por uma dificuldade de evoluir em velocidade muito baixa. É sempre desejável poder dispor de uma faixa de relações de velocidade mais curta de modo a compensar esta falta de motricidade.

[007] Uma primeira orientação, para dispor dessa faixa de velocidades suplementar, consiste em prever uma caixa de marchas suplementares com duas relações, chamada geralmente de “caixa transferência”.

[008] Uma disposição desse tipo é, entretanto, sempre complexa, onerosa, e muito pesada. Ela implica também em poder adaptar, sobre um mesmo veículo, seja uma caixa clássica, seja esse conjunto, que não possuem de forma alguma o mesmo espaço ocupado.

[009] Uma segunda orientação consiste em dispor o redutor na entrada da caixa. Essa deve sempre ser reforçada para aceitar os torques mais elevados quando a faixa curta for escolhida, o que a torna especificamente mais pesada e também mais onerosa.

[0010] Assim, ocorre que a melhor disposição do mecanismo, que permite dispor de duas faixas de relações de velocidades sem modificação pesada da caixa de marchas com um espaço ocupado reduzido, consiste em associar o mesmo ao diferencial da caixa. No caso de um veículo com quatro rodas motrizes, ele deve estar de preferência situado antes do compartilhamento das potências entre os trens dianteiro e traseiro do veículo.

[0011] A partir das publicações FR 2 700 302, EP 658 705, EP 91 406, conhece-se transmissões para veículos com quatro rodas motrizes tendo um mecanismo duplicando a faixa de velocidades, e disposto nesse lugar. Todavia, o exame dessas arquiteturas faz aparecer falhas nas guias, como nos apoios axiais, que são submetidos a esforços elevados sob velocidades diferenciais.

[0012] A presente invenção visa realizar um mecanismo divisor de engrenagem, disposto no diferencial. Ele deve ser robusto e ao mesmo tempo compacto e conservando a integridade das árvores e do comando das velocidades.

[0013] Nesse objetivo, ela propõe que a caixa exterior do diferencial aloje, igualmente, uma caixa interior que realiza, com a caixa exterior, um conjunto de satélites intermediários e um elemento de comando, um trem epicicloidal de duas posições permitindo dispor de duas faixas de relações de caixas distintas para o acionamento das rodas motrizes.

[0014] De preferência, a caixa exterior é uma caixa em duas partes que suporta a coroa de ponte do diferencial e que é, ela mesma, suportada por dois mancais dispostos nos cárteres da caixa.

[0015] Na transmissão com quatro rodas motrizes da invenção, o dispositivo de transmissão diferencial duplica a faixa das relações de caixa, antes do compartilhamento das potências entre os trens dianteiro e traseiro do veículo.

[0016] De acordo com outras características: - a caixa exterior é constituída em duas partes, suporta a coroa dita de ponte, e é, ela mesma, suportada por dois mancais dispostos em um e no outro dos cárteres da caixa, - na extremidade interior da semi-caixa esquerda são recortados dentes que servem como coroa do trem planetário, - na extremidade exterior da semi-caixa esquerda é recortada uma canelura cooperando com uma luva de engrenamento para estabelecer a faixa de relações longas, - a caixa exterior contém a segunda caixa de diferencial do trem dianteiro, ele próprio contendo o mecanismo com planetários e satélites de distribuição de torque às rodas, - essa caixa é centralizada na caixa exterior e mantida axialmente por mancais de empuxo com agulhas, - a caixa interior tem, na esquerda, uma protuberância cilíndrica que permite receber o planetário do trem epicicloidal, - o planetário é mantido axialmente à direita por um mancal de empuxo com agulhas e um conjunto de arruelas e anel de retenção, - a caixa interior serve como porta-satélite e comporta: - perfurações cilíndricas (seis na modalidade descrita) distribuídas radialmente regularmente, servindo como mancais retos dos satélites, - protuberâncias (seis na modalidade descrita) distribuídas radialmente regularmente para receber um anel cilíndrico que suporta os satélites na extremidade oposta, - o anel cilíndrico fechando o porta-satélite possui recessos em V (seis na modalidade descrita) orientados radialmente e cooperando com uma forma conjugada na extremidade de cada protuberância pertencendo à caixa interior, e - os mancais dos satélites estão de um lado e de outro dos dentes, e são guiados por mancais de copo com agulhas

[0017] A presente invenção será melhor compreendida na leitura da descrição seguinte de uma modalidade não limitativa da mesma, com referência aos desenhos em anexo, nos quais: - as figuras 1A e 1B mostram o mesmo corte longitudinal do dispositivo, - a figura 2 é um corte transversal ao nível do trem planetário, - a figura 3 é uma vista em corte da caixa interior, - a figura 4 ilustra a transmissão do torque, no dispositivo engrenado em uma relação curta, e - a figura 5 ilustra a transmissão do torque no dispositivo engrenado em uma relação longa, mostrado em esquematização da transmissão do torque.

[0018] A nomenclatura das peças que aparecem nos esquemas é a seguinte: 1 cárter de embreagem, 2 cárter de mecanismo, 3 volume do sistema de embreagem, 4 árvore secundária da caixa de marchas, 5 pinhão louco da relação de 1ª., 6 pinhão louco da relação de 2ª., 7 engrenagem deslizante de 1-2ª. 8 pinhão louco de 3ª., 9 coroa de ponte, 10 caixa exterior suporte de coroa de ponte: 10a. semi-caixa direita, 10b semi-caixa esquerda, 10c dentes da coroa de trem, 10d caneluras de engrenamento com a engrenagem deslizante 30 de conexão planetária 23, 11 rolamento (cônico) de suporte da caixa exterior direita, 12 rolamento (cônico) de suporte da caixa exterior esquerda 13 parafuso de fixação coroa de ponte, 14 caixa interior de diferencial dianteiro, 14a. planetário direito, 14b. planetário esquerdo, 14c satélites (quatro), 14d eixo de satélite, 14e semieixo de satélite, 14f luva de retenção de semieixos satélites, 14g entalhes de acionamento da luva 15 de fechamento, 14h protuberância cilíndrica central de guia do planetário, 14i alcance cilíndrico dos satélites (seis), 14j protuberâncias (seis) da caixa formando pontes na direção do anel de sustentação dos satélites, 14k extremidade troncônica das pontes, 15 luva de fechamento da caixa 14, 15a parede lateral da luva, 15b parte cilíndrica central, 15c caneluras de acionamento da transmissão traseira, 16 prendedor, 17 mancal de empuxo com agulhas direito de apoio da caixa interior, 18 mancal de empuxo com agulhas esquerdo de apoio da caixa interior, 19 satélites (seis), 20 patamar de satélites com agulhas (doze), 21 anel de fechamento do porta-satélites, 21a recesso em V sobre o anel 21 22 parafuso de retenção anel do porta-satélites, 23 planetário, 24 mancal de empuxo com agulhas direito do planetário, 25 arruela de apoio direita do batente axial esquerdo do planetário, 26 mancal de empuxo com agulhas esquerdo do planetário, 27 arruela de apoio esquerdo do batente axial esquerdo do planetário, 28 anel de retenção, 29 cubo de acionamento do planetário, 30 engrenagem deslizante de conexão do planetário, 31 sistema de esfera e mola da engrenagem deslizante (ampliação por três), 32 placa de bloqueio planetário, 32a entalhe de bloqueio da engrenagem deslizante 30, 33 fixação da placa de bloqueio do planetário, 34 tampa de estanqueidade, 35 anel de retenção da tampa, 36 junta de estanqueidade dinâmica.

[0019] O mecanismo divisor de engrenagem proposto é integrado no diferencial inicial de uma caixa de marchas disposta transversalmente. Ela é representada de modo simplificado, e parcial, por seu cárter de embreagem 1, e seu cárter de mecanismos 2. No cárter 1, a área sombreada 3 representa o volume giratório do sistema de embreagem. Esse volume é uma restrição volumétrica para a instalação do dispositivo divisor de engrenagem.

[0020] Os outros elementos da caixa que constituem uma restrição volumétrica são representados sumariamente: a árvore secundária 4, o pinhão louco de primeira 5, o pinhão louco de segunda 6, a engrenagem deslizante de engate das relações de primeira e segunda 7 com externamente os dentes de marcha traseira e, enfim, o pinhão louco de terceira 8.

[0021] O diferencial compreende uma caixa exterior 10 composta de uma semi-caixa direita 10a, e de uma semi-caixa esquerda 10b. Ela porta a coroa de ponte 9, ligada por exemplo por parafusos 13. Ela recebe o torque da caixa de marchas, e divide a mesma por um mecanismo interior entre as duas árvores de acionamento de rodas.

[0022] A caixa exterior é suportada no cárter 1 pelo intermédio do rolamento 11, por exemplo, cônico. Ela é suportada no cárter 2 pelo rolamento 12. A coroa de ponte 9 é assim perfeitamente retida.

[0023] A caixa exterior 10 compreende uma parte dos elementos constituindo o divisor de engrenagem. Na extremidade interior da semi-caixa esquerda 10b, os dentes 10c constituem a coroa do trem epicicloidal 100. Ela é recortada na extremidade interior de uma semi-caixa exterior 10b. O porta-satélites do trem epicicloidal 100 é constituído pela caixa interior 14.

[0024] Uma canelura 10d é recortada na extremidade exterior da mesma semi-caixa. Ela coopera com uma luva de engrenamento 30 para estabelecer a faixa de relações longas.

[0025] A caixa exterior 10 aloja a caixa interior 14 que realiza com a mesma, com um conjunto de satélites intermediários 19 e com um elemento de comando 30, um trem epicicloidal com duas posições 100 permitindo dispor de duas faixas de caixas distintas para o acionamento das rodas motrizes.

[0026] A caixa 10 está em duas partes 10a, 10b. Ela suporta a coroa de ponte 9 do diferencial. Ela é, ela mesma, suportada por dois mancais 11, 12 dispostos nos cárteres 1, 2 da caixa.

[0027] A caixa interior 14 é englobada na caixa exterior 10. Ela aloja o mecanismo diferencial com planetários 14a, 14b e satélites 14c para distribuição do toque às rodas. Na modalidade da invenção não limitativa, ilustrada pelas figuras, esse mecanismo é aquele do trem dianteiro. Ele é composto pelo planetário direito 14a, pelo planetário esquerdo 14b, e por satélites 14c com alcance esférico.

[0028] No exemplo de realização não limitativo, ilustrado pelas figuras, há quatro satélites 14c, implantados sobre um pequeno diâmetro. A guia dos satélites é assegurada pelo eixo de satélites 14d, e pelos dois semieixos de satélites 14e. Enfim, a luva 14f sustenta os semieixos de satélites 14e.

[0029] A caixa interior 14 é fechada sobre o lado direito por uma luva 15, retida por um prendedor 16. Ela aciona a luva por uma série de entalhes 14g. A luva 15 possui um flanco plano 15a entrecortado na periferia. Seus entalhes cooperam com os entalhes 14g na caixa exterior 10a, e terminando em caneluras interiores 15c de acionamento do módulo de transferência na direção da transmissão longitudinal conduzindo ao eixo traseiro.

[0030] O lado direito da caixa 14 apresenta uma protuberância central cilíndrica oca 14h, evidenciada nas figuras 2 e 3. Ela recebe, no interior, a transmissão lateral esquerda (não representada) e, no exterior, o planetário 23 do trem epicicloidal 100. A protuberância 14h serve para a guia do planetário 23. A caixa interior 14 possui também seis assentos cilíndricos 14i dos satélites 19, distribuídos radialmente e regularmente. Os assentos cilíndricos 14i formam mancais retos para os satélites 19 do trem epicicloidal 100.

[0031] A caixa interior 14 apresenta protuberâncias 14j distribuídas radialmente regularmente para receber um anel cilíndrico 21 de fechamento do porta- satélites, suportando os satélites 19 em sua extremidade. As protuberâncias 14j (seis no exemplo descrito) servem de ponte na direção do anel 21 de fechamento do porta- satélites, e de sustentação destes últimos.

[0032] A caixa 14 recebe os esforços axiais dos dentes helicoidais do planetário 23. Ela toma apoio sobre a caixa exterior de coroa de ponte 10, por intermédio dos mancais de empuxo com agulhas 17 à direita e 18 à esquerda.

[0033] Os seis satélites 19 têm um alcance 14i, de um lado e de outro dos dentes centrais. Os dois assentos são guiados de um lado e de outro de seus dentes, por mancais de copo com agulhas 20, à direita na caixa interior 14 e à esquerda no anel 21 de fechamento do porta-satélites.

[0034] O anel 21 fechando o porta-satélites possui seis recessos em V 21a, orientados radialmente. Os recessos 21a cooperam com a forma conjugada 14k na extremidade de cada protuberância 14j que pertence à caixa interior 14. O anel 21 é retido por seis parafusos 22, que asseguram um acionamento robusto, e uma retenção estável do anel 21.

[0035] O planetário 23 é guiado radialmente pela caixa 14. Uma vez que os esforços radiais estejam equilibrados, não será necessário prever disposições particulares para esse assento. Inversamente, caso os dentes sejam helicoidais, o planetário 23 sofrerá esforços axiais que ele transfere à esquerda ou à direita. Ele deve, portanto, ser centralizado na caixa exterior 10. Para isso, ele é retido axialmente por mancais de empuxo com agulhas 24, 26. Mais precisamente, à direita por um mancal de empuxo com agulhas 24, e à esquerda por uma arruela 25 se apoiando sobre um segundo mancal de empuxo com agulhas 26. Esse último é, ele mesmo, parado por uma arruela 27, e parado por um anel de retenção 28.

[0036] A mudança de faixa consiste em ligar o planetário 23: - quer com um elemento fixo da caixa para bloquear a mesma e obter a faixa das relações curtas segundo uma relação de redução definida pela razão do trem, - quer na caixa exterior 10 para neutralizar o trem epicicloidal e obter a faixa de relações longas (sem redução).

[0037] Para esta finalidade, um meio 29 de acionamento do planetário é montado sobre caneluras na extremidade desse último. Uma luva de engrenamento 30, podendo deslizar axialmente, é montada sobre as caneluras exteriores do cubo 29. Deslocando a luva 30 para a esquerda com a ajuda de um garfo não representado, ela coopera com os entalhes 32a da placa de bloqueio 32. Esta é centralizada no cárter 2, e fixada por parafusos 33. A luva de engrenamento é mantida em posição pelo sistema de esfera e mola 31 cooperando com as extremidades em declive da luva 30.

[0038] A faixa de relações curtas é estabelecida segundo a razão do trem. Com efeito, se Nc for tomado como o número de dentes da coroa, e Np como o número de dentes do planetário, a relação de redução é dada pela relação R = (Nc+Np)/Np. Deslocando a luva 30 para a direita, ela coopera com os entalhes 10d na extremidade da caixa 10. O planetário e a coroa do trem sendo ligados, esse é bloqueado. As duas caixas 10 e 14 são solidárias. Elas giram na mesma velocidade. A faixa de relações longas é estabelecida.

[0039] Na figura 4, é visto o trajeto dos torques sobre as relações curtas. O torque proveniente da árvore secundária 4 é transmitido à coroa de ponte 9, e depois à caixa exterior 10. Esse torque é integralmente transmitido aos dentes 10c do trem planetário. O planetário 23, que é imobilizado, fornece um torque de apoio e de reação definido pela razão do trem. Se Cc for o torque da coroa, o torque no planetário terá como valor Cp =Cc x Np/Nc. Os torques estão na proporção do número de dentes. O torque no porta-satélites, soma dos torques no planetário e na coroa, está em aumento na relação de redução R. O torque da caixa 14 é igual ao torque da caixa 10 x R.

[0040] Na figura 5, nota-se o trajeto dos torques nas relações longas. O torque da caixa exterior 10 é dividido entre a coroa do trem 10c e o planetário 23 por intermédio da luva de engrenamento 30 e do cubo 29. Os torques reúnem-se sobre o porta-satélites. O torque da caixa interior 14 é o mesmo que aquele da caixa exterior 10.

[0041] A transmissão com quatro rodas motrizes para veículo automotivo com GMP disposto transversalmente na dianteira do veículo, que é também objeto da invenção, comporta um dispositivo de transmissão diferencial de acordo com essa descrição que dobra a faixa das relações de caixa, antes do compartilhamento das potências entre os trens dianteiro e traseiro do veículo. O veículo com quatro rodas motrizes proposto é equipado com tal dispositivo.

Claims (13)

1. Dispositivo de transmissão diferencial divisor de engrenagem colocado entre uma caixa de marchas com várias relações e duas rodas motrizes de veículo comportando uma caixa exterior (10) que recebe o torque da caixa de marchas e divide a mesma por um mecanismo interior entre duas árvores de acionamento de rodas; a caixa exterior (10) alojando igualmente uma caixa interior (14) formando, com a caixa exterior (10), um conjunto de satélites intermediários (19) e um elemento de comando (30), um trem epicicloidal com duas posições (100) que permite dispor de duas faixas de relações de caixas distintas para o acionamento das rodas motrizes, caracterizado pelo fato de que a caixa interior (14) apresenta uma protuberância cilíndrica central (14h) de guia do planetário (23) do trem epicicloidal (100).

2. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a caixa exterior (10) é uma caixa em duas partes (10a, 10b) que suporta a coroa de ponte (9) do diferencial e que é, ela mesma, suportada por dois mancais (11, 12) dispostos nos cárteres (1, 2) da caixa.

3. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os dentes (10c) constituindo a coroa do trem epicicloidal (100) são recortados na extremidade interior de uma semi-caixa exterior (10b).

4. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a canelura (10d), recortada na extremidade exterior da mesma semi-caixa exterior (10b), coopera com uma luva de engrenamento (30) para estabelecer uma faixa de relações longas.

5. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a caixa interior (14) aloja um mecanismo diferencial com planetários (14a, 14b) e satélites (14c) para distribuição do toque às rodas.

6. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a caixa interior (14) é centralizada na caixa exterior (10), e mantida axialmente pelos mancais de empuxo com agulhas (24, 26).

7. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o porta-satélites do trem epicicloidal (100) é constituído pela caixa interior (14).

8. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a caixa interior (14) apresenta assentos cilíndricos (14i) distribuídos radialmente regularmente que formam os mancais retos para os satélites (19) do trem epicicloidal (100).

9. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a caixa interior (14) apresenta protuberâncias (14) distribuídas radialmente regularmente para receber um anel cilíndrico (21) de fechamento do porta-satélites suportando os satélites (19) em sua extremidade.

10. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o anel (21) alojando o porta-satélites possui recessos (21a) em V, orientados radialmente, que cooperam com uma forma conjugada (14k) na extremidade de cada protuberância (14j) pertencendo à caixa interior (14).

11. Dispositivo de transmissão diferencial de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os satélites (21) são guiados nos mancais de empuxo com agulha (20) de um lado e de outro de seus dentes.

12. Transmissão com quatro rodas motrizes para veículo automotivo com GMP disposto transversalmente na dianteira do veículo, caracterizado pelo fato de que ela comporta um dispositivo de transmissão diferencial, conforme definido com uma das reivindicações precedentes, duplicando a faixa de relações de caixa, antes do compartilhamento das potências entre os trens dianteiro e traseiro do veículo.

13. Veículo com quatro rodas motrizes, caracterizado pelo fato de que ele comporta uma transmissão com quatro rodas motrizes, conforme definido com a reivindicação 12.