BR112021008632A2

BR112021008632A2 - diferencial de travamento eletrônico de atuação direta

Info

Publication number: BR112021008632A2
Application number: BR112021008632-3A
Authority: BR
Inventors: Jordan Robert Allen
Original assignee: Eaton Intelligent Power Limited
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2021-08-10
Also published as: US20210254697A1; EP3877671A1; CN113015868B; WO2020094252A1; US11378168B2; CN113015868A

Abstract

DIFERENCIAL DE TRATAMENTO ELETRÔNICO DE ATUAÇÃO DIRETA. É fornecida uma placa com trava para um diferencial de travamento acionado eletronicamente. Em uma modalidade exemplificadora, a placa com trava inclui uma porção de base que tem um primeiro lado e um segundo lado oposto, uma pluralidade de dentes espaçados radialmente se estendendo para fora a partir do primeiro lado, e uma pluralidade de separadores se estendendo para fora a partir do segundo lado.

Description

"DIFERENCIAL DE TRAVAMENTO ELETRÔNICO DE ATUAÇÃO DIRETA" CAMPO

[0001] A presente revelação se refere, de modo geral, a diferenciais de travamento atuados eletronicamente e, mais particularmente, a uma placa com trava para um diferencial de travamento atuado eletronicamente.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Em aplicações automotivas, um diferencial de travamento acionado eletronicamente da técnica relacionada pode ser acionado eletronicamente e é projetado para tração na roda dianteira (FWD - fonvard-wheel-drive), tração na roda traseira (RWD - rear-wheel-drive), tração em todas as rodas (AWD - all-wheel-drive) e tração nas quatro rodas (4WD - four-wheel-drive) para permitir que o diferencial seja travado ou destravado quando assim for desejado. O acionador pode travar as rodas frontais e/ou traseiras ao ativar manualmente uma chave ou botão montado em um painel ou console do veículo. Entretanto, conforme os veículos e os sistemas associados se tornam mais complexos, a embalagem de componentes de veículo também se torna mais desafiadora. Consequentemente, é desejável fornecer um diferencial de travamento atuado eletronicamente mais compacto.

[0003] A descrição de antecedentes fornecida no presente documento é para o propósito de apresentar, de modo geral, o contexto da revelação. O trabalho dos inventores ora nomeados, para a extensão em que é descrito na seção de antecedentes, assim como os aspectos da descrição que podem não qualificar de outra forma a técnica anterior no momento de arquivamento, não são expressivamente nem implicitamente admitidos como técnica anterior contra a presente revelação.

SUMÁRIO

[0004] Em um aspecto, é fornecida uma placa com trava para um diferencial de travamento acionado eletronicamente. Em uma modalidade exemplificadora, a placa com trava inclui uma porção de base que tem um primeiro lado e um segundo lado oposto, uma pluralidade de dentes espaçados radialmente se estendendo para fora a partir do primeiro lado, e uma pluralidade de separadores se estendendo para fora a partir do segundo lado.

[0005] Além do anteriormente mencionado, a placa com trava descrita pode incluir um ou mais dentre os seguintes recursos: sendo que os separadores da pluralidade de separadores são integralmente formados com a porção de base; sendo que os separadores da pluralidade de separadores são circunferencialmente espaçados em torno da porção de base; sendo que cada separador da pluralidade de separadores inclui um sulco configurado para receber um anel de pressão; sendo que cada separador inclui uma porção de ombro configurada para estar em posição limítrofe contra uma blindagem de um atuador eletrônico; sendo que cada separador inclui um rebordo externo, o sulco disposto entre o rebordo externo e a porção de ombro; e sendo que cada separador inclui um par de porções de paredes retas opostas e um par de porções arredondadas opostas.

[0006] Em outro aspecto, um diferencial de travamento atuado eletronicamente é fornecido. Em uma modalidade exemplificadora, o diferencial de travamento atuado eletronicamente inclui uma caixa de engrenagens que tem uma primeira e uma segunda extremidades opostas e uma pluralidade de fendas formadas na primeira extremidade, um conjunto de engrenagens de diferencial disposto na caixa de engrenagens e uma placa com trava disposta na primeira extremidade da caixa de engrenagens e configurada para engatar seletivamente o conjunto de engrenagens de diferencial. A placa com trava inclui uma pluralidade de separadores se estendendo através de uma pluralidade de fendas formadas na primeira extremidade da caixa de engrenagens. Um atuador eletrônico está disposto na primeira extremidade da caixa de engrenagens e inclui um estator e uma blindagem. O atuador eletrônico é operável entre um primeiro modo destravado no qual a placa com trava não engata de modo travável o conjunto de engrenagens de diferencial, e um segundo modo travado em que quando o estator é energizado, a blindagem é puxada em direção à primeira extremidade da caixa de engrenagens de modo que a placa com trava é empurrada para engate de travamento com o conjunto de engrenagens de diferencial para travar, assim, um par de eixos de acionamento de eixo.

[0007] Em adição ao supracitado, o diferencial de travamento atuado eletronicamente descrito pode incluir um ou mais dentre os seguintes recursos: sendo que o conjunto de engrenagem de diferencial inclui uma primeira engrenagem lateral e uma segunda engrenagem lateral, a placa com trava configurada para engatar seletivamente de maneira travada a primeira engrenagem lateral no segundo modo travado; sendo que a placa com trava compreende uma porção de base com um primeiro lado e um segundo lado oposto, uma pluralidade de dentes espaçados radialmente se estendendo para fora a partir do primeiro lado, e uma pluralidade de separadores se estendendo para fora a partir do segundo lado; e sendo que os separadores da pluralidade de separadores são integralmente formados com a porção de base.

[0008] Além do anteriormente mencionado, o diferencial de travamento atuado eletronicamente descrito pode incluir um ou mais dentre os seguintes recursos: sendo que os separadores da pluralidade de separadores são circunferencialmente espaçados em torno da porção de base; sendo que cada separador da pluralidade de separadores inclui um sulco configurado para receber um anel de pressão; sendo que cada separador inclui uma porção de ombro configurada para estar em posição limítrofe contra uma blindagem de um atuador eletrônico; sendo que cada separador inclui um rebordo externo, o sulco disposto entre o rebordo externo e a porção de ombro; e sendo que cada separador inclui um par de porções de paredes retas opostas e um par de porções arredondadas opostas.

[0009] Em adição ao supracitado, o diferencial de travamento atuado eletronicamente descrito pode incluir um ou mais dentre os seguintes recursos: um mecanismo de propensão disposto entre a primeira engrenagem lateral e a placa com trava, o mecanismo de propensão configurado para propender a placa com trava para fora do engate com a primeira engrenagem lateral; sendo que cada fenda formada na caixa de engrenagens inclui um par de porções de parede retas opostas e um par de porções de extremidade arredondadas; sendo que a placa com trava está disposta entre a primeira engrenagem lateral e o estator; e sendo que o estator e a blindagem estão dispostos fora da caixa de engrenagens e a porção de base da placa com trava está disposta na caixa de engrenagens.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] A presente revelação se tornará mais completamente compreendida a partir da descrição detalhada e dos desenhos anexos, em que:

[0011] a Figura 1 é uma vista em corte de um diferencial de travamento atuado eletronicamente construído de acordo com um exemplo da presente revelação; e

[0012] a Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma placa com trava próxima a formação final exemplificadora do diferencial de travamento atuado eletronicamente mostrado na Figura 1 antes da usinagem;

[0013] a Figura 3 é uma vista em perspectiva da placa com trava mostrada na Figura 2 após a usinagem;

[0014] a Figura 4 é outra vista em perspectiva da placa com trava mostrada na Figura 3; e

[0015] a Figura 5 ilustra uma caixa de engrenagens exemplificadora do diferencial de travamento atuado eletronicamente mostrado na Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] Em referência inicial à Figura 1, um diferencial de travamento atuado eletronicamente é geralmente indicado em 10. O diferencial de travamento acionado eletronicamente 10 inclui, em geral, uma caixa de engrenagens 12 formada por acoplamento (por exemplo, aparafusamento) de uma porção de parte central (não mostrada) e uma porção de alojamento 16. Em outras modalidades, a caixa de engrenagens 12 pode ser um alojamento de peça única 16. O torque de entrada no diferencial tipicamente se dá por uma engrenagem anular de entrada (não mostrada), que pode ser fixada a um flange (não mostrado) da caixa de engrenagens 12. Cada uma dentre a porção de parte central e a porção de alojamento 16 da caixa de engrenagens 12 pode ser montada em um conjunto de rolamentos (não mostrado) para fornecer suporte rotacional ao diferencial 10 em relação a um alojamento ou suporte externo (não mostrado).

[0017] A caixa de engrenagens 12 define uma câmara de engrenagens 20, que geralmente suporta um conjunto de engrenagens de diferencial que inclui um par de engrenagens de pinhão de entrada (não mostrado) montado de modo giratório em um eixo de acionamento de pinhão (não mostrado), que é preso em relação à caixa de engrenagens 12 por qualquer mecanismo adequado. As engrenagens de pinhão são engatadas de maneira engrenada com um respectivo par de engrenagens laterais esquerda e direita 28 (apenas uma mostrada). As engrenagens laterais 28 definem respectivos conjuntos de ranhuras retas internas 30 adaptados para estarem em engate de chaveta com ranhuras externas correspondentes em um respectivo par de eixos de acionamento de eixo esquerdo e direito (não mostrado).

[0018] O diferencial de travamento atuado eletronicamente 10 inclui adicionalmente um mecanismo de prevenção de rotação 32 configurado para impedir seletivamente a rotação relativa dos eixos de acionamento de eixo esquerdo e direito. O mecanismo de prevenção de rotação 32 está disposto pelo menos parcialmente dentro da caixa de engrenagens 12 e inclui, em geral, uma placa com trava 34 associada operacionalmente à engrenagem lateral 28 (a primeira engrenagem de saída) e um atuador eletrônico 36.

[0019] Conforme ilustrado na Figura 2, na modalidade exemplificadora, a placa com trava 34 está próxima a formação final para peso reduzido e afunilada para liberação da matriz. A placa com trava próxima à formação final 34 é subsequentemente trabalhada (por exemplo, usinada) para formar a placa com trava 34 mostrada nas Figuras 3 e 4.

[0020] Com referência adicional às Figuras 3 e 4, a placa com trava 34 é espaçada em relação à engrenagem lateral 28 e é deslizável ao longo da superfície externa da engrenagem lateral 28. Na modalidade exemplificadora, a placa com trava 34 geralmente inclui uma porção de base 38 e uma pluralidade de separadores 40. A placa com trava 34 é propendida em direção a um modo destravado não-atuado por um mecanismo de propensão 42 como, por exemplo, uma mola ondulada 42 (vide Figura 1).

[0021] Conforme mostrado na Figura 3, a porção de base 38 é, de modo geral, anular e inclui um primeiro lado 44, um segundo lado oposto 46 e uma abertura central genericamente circular 48. O primeiro lado 44 inclui uma pluralidade de dentes triangulares espaçados radialmente 50 configurados para engatar seletivamente a engrenagem lateral 28, conforme descrito aqui em mais detalhes. Conforme ilustrado, a pluralidade de separadores 40 se estende para fora a partir do segundo lado da porção de base 46.

[0022] Na modalidade exemplificadora, cada separador 40 inclui uma extremidade proximal 60 e uma extremidade distal 62. A extremidade proximal 60 é integralmente acoplada ao segundo lado da porção de base 46 de modo que os separadores 40 se estendem ortogonalmente ou substancialmente ortogonais ao mesmo. A extremidade distal 62 define, de modo geral, um rebordo externo 64, um sulco 66, e uma porção de ombro 68 formada na mesma conforme o separador 40 se estende a partir da extremidade distal 62 em direção à extremidade proximal 60.

[0023] Em referência contínua à Figura 1, na modalidade exemplificadora, o atuador eletrônico 36 está disposto principalmente externamente à caixa de engrenagens 12 em um local oposto ao flange em uma extremidade campanulada da caixa de engrenagens 12 e adjacente à engrenagem lateral 28. O atuador eletrônico 36 inclui, de modo geral, uma blindagem 70 e um estator 72, que definem uma cavidade 74 configurada para receber uma bobina eletromagnética 76. À bobina 76 é configurada para ser energizada através de fios elétricos (não mostrados) e receber uma corrente, como uma corrente contínua (CC), a partir de uma fonte de energia, como uma bateria de veículo (não mostrada).

[0024] Conforme mostrado na Figura 1, na modalidade exemplificadora, uma porção de diâmetro interno da blindagem 70 encosta na porção de ombro da placa com trava 68. A blindagem 70 é presa no lugar à placa com trava 34 por um anel de pressão 78, que é recebido dentro do sulco 66 situado entre o rebordo externo 64 e a porção de ombro 68 do separador 40. Esse estator 72 é, de modo geral, anular e espaçado da blindagem 70 por um vão 80. Quando energizado, o estator 72 gera um campo magnético que puxa a blindagem 70 em direção ao estator 72 para fechar o vão 80. Esse movimento da blindagem 70 é subsequentemente conferido à placa com trava 34 e desliza a placa com trava 34 para a esquerda (conforme mostrado na Figura 1) em engate de travamento com a engrenagem lateral 28.

[0025] Com referência adicional à Figura 5, a caixa de engrenagens 12 é formada com fendas circunferencialmente espaçadas 90, cada uma configurada para receber um separador 40. Na modalidade exemplificadora, cada fenda 90 inclui porções de extremidade arredondadas 92 e porções de parede genericamente retilíneas 94. Os separadores da placa com trava 40 têm características radiais 96 (Figura 4) que correspondem às porções de extremidade arredondadas 92 que são recortadas com um ângulo radial reduzido do centro para permitir lascamento. Tal disposição com separadores 40 que se estendem através das fendas 90 da caixa de engrenagens 12 possibilita vantajosamente cargas mais altas e tensões reduzidas. Dessa maneira, todo ou substancialmente todo o torque passa pelos separadores 40.

[0026] Durante a operação normal, em linha reta, de um veículo no qual o diferencial 10 é empregado, nenhuma diferenciação ocorre entre os eixos de acionamento de eixo esquerdo e direito ou as engrenagens laterais 28. Portanto, as engrenagens de pinhão não giram em relação ao eixo de acionamento do pinhão. Como resultado, a caixa de engrenagens 12, as engrenagens de pinhão, e as engrenagens laterais 28 giram em torno de um eixo geométrico de rotação como se a caixa de engrenagens 12, as engrenagens de pinhão e as engrenagens laterais 28 fossem uma unidade sólida.

[0027] Quando corrente contínua (CC) é fornecida à bobina eletromagnética 60, energia magnética é gerada dentro do estator 72, o que cria uma força de atração entre o estator 72 e a blindagem 70, fazendo com que a blindagem 70 se mova em direção à caixa de engrenagens 12. Isso, por sua vez, faz com que a placa com trava 34 se

Mova para a esquerda (conforme mostrado na Figura 1) em direção a e em engate de travamento com a engrenagem lateral 28 conforme ela comprime o mecanismo de propensão 42. Desta forma, os dentes da placa com trava 50 engatam de maneira engrenada os dentes de engrenagem lateral 98 (Figura 1) até que a placa com trava 34 exerce um torque de retardamento necessário na engrenagem lateral 28, travando- a no cárter do diferencial 12 e, dessa forma, travando os eixos de acionamento de eixo esquerdo e direito independentemente da rotação da transmissão.

[0028] O diferencia 10 pode ser controlado manualmente, sendo que um acionador do veículo seleciona manualmente o modo "travado" (ao invés do modo "destravado") para operar o diferencial 10. Por exemplo, quando, digamos, o veículo está em repouso, o acionador simplesmente ativa manualmente uma chave ou botão (não mostrado), como uma chave biestável ou chave ou botão de pressão simples do tipo momentâneo "ligado/desligado", montado em um painel ou console (não mostrado) do veículo. Dessa forma, um circuito elétrico (não mostrado) é fechado, ligando assim a corrente no circuito e uma lâmpada (não mostrado) localizada na ou próximo à chave biestável ou botão de pressão para indicar ao acionador que o diferencial está atuado. A corrente flui no circuito e finalmente chega à bobina eletromagnética 76 do diferencial

10. O diferencial 10 então opera no modo "travado" (isto é, quando o veículo está em primeira marcha ou em ré). Desta forma, a primeira engrenagem de saída 28 está travada em relação à caixa de engrenagens 12, evitando qualquer diferenciação adicional entre a primeira engrenagem de saída 28 e a caixa de engrenagens 12.

[0029] São aqui descritos sistemas e métodos para uma placa com trava de um diferencial de travamento eletrônico. A placa com trava inclui separadores próximos à formação final em uma superfície oposta aos dentes de travamento. Os separadores têm paredes retas e ortogonais à linha central do diferencial. Os separadores aumentam a área de interface entre a placa com trava e o cárter do diferencial para reduzir o estresse de contato e fornecer um design robusto. A placa com trava melhora o desempenho de destravamento, fornece permissão para integração de detecção de travamento, e reduz a complexidade do material.

Adicionalmente, a placa com trava acomoda o uso de materiais de custo mais baixo e opções de tratamento por calor, bem como melhora a montagem de compatibilidade do diferencial em uma caixa de diferencial de peça única.

[0030] A descrição anteriormente mencionada dos exemplos foi fornecida para fins de ilustração e descrição. A mesma não deseja ser exaustiva ou limitar a revelação. Elementos ou recursos individuais de um exemplo particular não são geralmente limitados àquele exemplo particular, porém, quando aplicáveis, são permutáveis e podem ser usados em um exemplo selecionado, mesmo que não especificamente mostrado ou descrito. Eles podem também ser variados de diversas maneiras. Tais variações não devem ser consideradas como um afastamento da revelação, e todas as tais modificações devem ser incluídas no escopo da revelação.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Placa com trava para um diferencial de travamento atuado eletronicamente, sendo que a placa com trava é caracterizada por compreender: uma porção de base que tem um primeiro lado e um segundo lado oposto; uma pluralidade de dentes espaçados radialmente se estendendo para fora a partir do primeiro lado; e uma pluralidade de separadores se estendendo para fora a partir do segundo lado.

2. Placa com trava, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os separadores da pluralidade de separadores serem formados integralmente com a porção de base.

3. Placa com trava, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os separadores da pluralidade de separadores serem espaçados circunferencialmente ao redor da porção de base.

4. Placa com trava, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por cada separador da pluralidade de separadores incluir um sulco configurado para receber um anel de pressão.

5. Placa com trava, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por cada separador incluir uma porção de ombro configurada para estar em posição limítrofe contra uma blindagem de um atuador eletrônico.

6. Placa com trava, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por cada separador incluir um rebordo externo, sendo que o sulco está disposto entre o rebordo externo e a porção de ombro.

7. Placa com trava, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por cada separador incluir um par de porções de paredes retas opostas e um par de porções arredondadas opostas.

8. Diferencial de travamento atuado eletronicamente caracterizado por compreender:

uma caixa de engrenagens que tem uma primeira e uma segunda extremidades opostas e uma pluralidade de fendas formadas na primeira extremidade; um conjunto de engrenagens de diferencial disposto na caixa de engrenagens; uma placa com trava disposta na primeira extremidade da caixa de engrenagens e configurada para engatar seletivamente o conjunto de engrenagens de diferencial, sendo que a placa com trava inclui uma pluralidade de separadores se estendendo através de uma pluralidade de fendas formadas na primeira extremidade da caixa de engrenagens; e um atuador eletrônico disposto na primeira extremidade da caixa de engrenagens e tendo um estator e uma blindagem, sendo que o atuador eletrônico é operável entre um primeiro modo destravado no qual a placa com trava não engata de modo travável o conjunto de engrenagens de diferencial, e um segundo modo travado em que quando o estator é energizado, a blindagem é puxada em direção à primeira extremidade da caixa de engrenagens de modo que a placa com trava é empurrada para engate de travamento com o conjunto de engrenagens de diferencial para travar, assim, um par de eixos de acionamento de eixo.

9. Diferencial de travamento atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o conjunto de engrenagem de diferencial incluir uma primeira engrenagem lateral e uma segunda engrenagem lateral, sendo que a placa com trava é configurada para engatar de maneira travada seletivamente a primeira engrenagem lateral no segundo modo travado.

10. Diferencial de travamento acionado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a placa com trava compreender: uma porção de base que tem um primeiro lado e um segundo lado oposto; uma pluralidade de dentes espaçados radialmente se estendendo para fora a partir do primeiro lado; e a pluralidade de separadores se estendendo para fora a partir do segundo lado.

11. Diferencial de travamento atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os separadores da pluralidade de separadores serem formados integralmente com a porção de base.

12. Diferencial de travamento atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os separadores da pluralidade de separadores serem espaçados circunferencialmente ao redor da porção de base.

13. Diferencial de travamento atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por cada separador da pluralidade de separadores incluir um sulco configurado para receber um anel de pressão.

14. Diferencial de travamento atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por cada separador incluir uma porção de ombro configurada para estar em posição limítrofe contra uma blindagem de um atuador eletrônico.

15. Diferencial de travamento atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por cada separador incluir um rebordo externo, sendo que o sulco está disposto entre o rebordo externo e a porção de ombro.

16. Diferencial de travamento atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por cada separador incluir um par de porções de paredes retas opostas e um par de porções arredondadas opostas.

17. Diferencial de travamento acionado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente um mecanismo de propensão disposto entre a primeira engrenagem lateral e a placa com trava, sendo que o mecanismo de propensão é configurado para propender a placa com trava para fora do engate com a primeira engrenagem lateral.

18. Diferencial de travamento atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por cada fenda formada na caixa de engrenagens incluir um par de porções de parede retas opostas e um par de porções de extremidade arredondadas.

19. Diferencial de travamento acionado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a placa com trava estar disposta entre a primeira engrenagem lateral e o estator.

20. Diferencial de travamento atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o estator e a blindagem estarem dispostos fora da caixa de engrenagens e a porção de base da placa com trava estar disposta dentro da caixa de engrenagens.

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