BR112021013741A2

BR112021013741A2 - Diferencial de travamento eletrônico de atuação direta

Info

Publication number: BR112021013741A2
Application number: BR112021013741-6A
Authority: BR
Inventors: Dileep RAJENDRAN
Original assignee: Eaton Intelligent Power Limited
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-09-21
Also published as: US11608880B2; EP3908770A1; US20210356027A1; WO2020144090A1; EP3908770B1; ZA202105267B; KR20210113642A; CN113366247A

Abstract

diferencial blocante eletrônico de atuação direta. um diferencial de travamento eletronicamente atuado inclui uma caixa de engrenagens tendo uma primeira e uma segunda extremidades opostas, um conjunto de engrenagens de diferencial disposto dentro da caixa de engrenagens, uma placa de travamento disposta na primeira extremidade da caixa de engrenagens e configurada para engatar seletivamente o conjunto de engrenagens de diferencial, e um atuador eletrônico disposto na segunda extremidade da caixa de engrenagens e acoplado à placa de travamento por meio de pelo menos uma haste. o atuador eletrônico é operável entre um primeiro modo destravado, em que a placa de travamento não engata de modo travante o conjunto de engrenagens de diferencial, e um segundo modo travado, em que o atuador eletrônico puxa a pelo menos uma haste para, assim, puxar a placa de travamento até um engate de travamento com o conjunto de engrenagens de diferencial para, assim, travar um par de semi-eixos.

Description

"DIFERENCIAL BLOCANTE ELETRÔNICO DE ATUAÇÃO DIRETA" CAMPO

[0001] A presente revelação se refere, de modo geral, a diferenciais blocantes atuados eletronicamente e, mais particularmente, a um diferencial blocante atuado eletronicamente com amplitude de mancal reduzida que tem uma disposição compacta de placa de travamento, armadura e estator.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Em aplicações automotivas, um diferencial blocante atuado eletronicamente da técnica relacionada pode ser atuado eletronicamente e é projetado para veículos com tração nas rodas dianteiras (FWD - fonvard-wheel-drive), tração nas rodas traseiras (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 motorista pode travar manualmente as rodas dianteiras e/ou as rodas traseiras com o uso de uma chave ou um botão montado em um painel ou console do veículo. Entretanto, conforme os veículos e os sistemas associados se tornam mais complexos, o empacotamento de componentes de veículo também se torna mais desafiador. Consequentemente, é desejável fornecer um diferencial blocante atuado eletronicamente mais compacto.

[0003] A descrição de antecedentes fornecida no presente documento tem o propósito de apresentar, de modo geral, o contexto da revelação. O trabalho dos inventores ora nomeados, até o ponto em que ele é descrito na seção de antecedentes, assim como certos aspectos da descrição que podem, de outra forma, não se qualificar como técnica anterior no momento do depósito, não são expressivamente nem implicitamente admitidos como técnica anterior em relação à presente revelação.

SUMÁRIO

[0004] Em um aspecto exemplificador, é fornecido um diferencial blocante atuado eletronicamente. O diferencial blocante atuado eletronicamente inclui uma caixa de engrenagens que tem uma primeira e uma segunda extremidades opostas, um conjunto de engrenagens de diferencial disposto dentro da caixa de engrenagens, uma placa de travamento disposta na primeira extremidade da caixa de engrenagens e configurada para engatar seletivamente o conjunto de engrenagens de diferencial, e um atuador eletrônico disposto na segunda extremidade da caixa de engrenagens e acoplado à placa de travamento por meio de pelo menos uma haste. O atuador eletrônico é operável entre um primeiro modo destravado, em que a placa de travamento não engata de modo travante o conjunto de engrenagens de diferencial, e um segundo modo travado, em que o atuador eletrônico puxa a pelo menos uma haste para, assim, puxar a placa de travamento até um engate de travamento com o conjunto de engrenagens de diferencial para, assim, travar um par de semieixos.

[0005] Em adição ao supracitado, o diferencial blocante atuado eletronicamente descrito pode incluir um ou mais dos seguintes recursos: o conjunto de engrenagem de diferencial inclui uma primeira engrenagem planetária e uma segunda engrenagem planetária, a placa de travamento é configurada para engatar de modo travante seletivamente a primeira engrenagem planetária no segundo modo travado; a placa de travamento está disposta externamente em relação à primeira engrenagem planetária e o atuador eletrônico está disposto externamente em relação à segunda engrenagem planetária; e um mecanismo de propensão é disposto entre a primeira engrenagem planetária e a placa de travamento, sendo que o mecanismo de propensão é configurado para propender a placa de travamento para fora do engate com a primeira engrenagem planetária.

[0006] Em adição ao supracitado, o diferencial blocante atuado eletronicamente descrito pode incluir um ou mais dos seguintes recursos: a primeira engrenagem planetária está disposta entre a placa de travamento e a segunda engrenagem planetária, e a segunda engrenagem planetária está disposta entre a primeira engrenagem planetária e o atuador eletrônico; a primeira e a segunda engrenagens planetárias estão dispostas entre a placa de travamento e o atuador eletrônico; a placa de travamento tem uma pluralidade de protuberâncias em uma circunferência externa da placa de travamento; e a pluralidade de protuberâncias é recebida no interior de fendas formadas em uma parede interna da caixa de engrenagens.

[0007] Em adição ao supracitado, o diferencial blocante atuado eletronicamente descrito pode incluir um ou mais dos seguintes recursos: cada protuberância da pluralidade de protuberâncias define uma abertura configurada para receber a pelo menos uma haste através da mesma; a pluralidade de protuberâncias compreende oito protuberâncias, e a ao menos uma haste compreende oito hastes, sendo que cada protuberância recebe uma das hastes; a ao menos uma haste se estende através de uma abertura formada na caixa de engrenagens; e a ao menos uma haste é recebida dentro de uma abertura formada no atuador eletrônico.

[0008] Em adição ao supracitado, o diferencial blocante atuado eletronicamente descrito pode incluir um ou mais dos seguintes recursos: a placa de travamento tem uma pluralidade de dentes espaçados dispostos radialmente em uma primeira face da placa de travamento, sendo que os dentes espaçados dispostos radialmente são configurados para se engatarem de modo engrenado a uma engrenagem planetária do conjunto de engrenagens do diferencial; os dentes espaçados dispostos radialmente são um primeiro conjunto de dentes espaçados configurados para engatar de modo engrenado um segundo conjunto de dentes espaçados formados sobre uma superfície da engrenagem planetária; o atuador eletrônico inclui uma bobina eletromagnética e um estator; e a bobina eletromagnética e o estator estão dispostos fora da caixa de engrenagens e a placa de travamento está disposta no interior da caixa de engrenagens.

[0009] Em adição ao supracitado, o diferencial blocante atuado eletronicamente descrito pode incluir um ou mais dos seguintes recursos: em que o atuador eletrônico inclui adicionalmente uma armadura; em que a armadura é disposta fora da caixa de engrenagens; em que a pelo menos uma haste inclui uma pluralidade de hastes acoplada entre a placa de travamento e uma armadura do atuador eletrônico; e em que a pelo menos uma haste inclui uma primeira extremidade acoplada à placa de travamento e uma segunda extremidade oposta acoplada a uma armadura do atuador eletrônico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] A presente revelação se tornará mais completamente compreendida com a descrição detalhada e os desenhos anexos, nos quais:

[0011] A Figura 1 é uma vista em corte em perspectiva de um diferencial blocante atuado eletronicamente construído de acordo com um exemplo da presente revelação;

[0012] A Figura 2 é outra vista em corte em perspectiva do diferencial blocante atuado eletronicamente da Figura 1; e

[0013] A Figura 3 é uma vista ampliada de uma porção do diferencial blocante atuado eletronicamente mostrado na Figura 2.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0014] Em referência inicial às Figuras 1 e 2, um diferencial blocante atuado eletronicamente é genericamente indicado em 10. O diferencial blocante atuado eletronicamente 10 inclui, de modo geral, uma caixa de engrenagens 12 formada por acoplamento (por exemplo, aparafusamento) de uma porção de cubo 14 e uma porção de gabinete 16. A aplicação de torque no diferencial tipicamente se dá por uma engrenagem anular de entrada (não mostrada), que pode ser fixada a um flange 18 da caixa de engrenagens 12. Cada uma dentre a porção de cubo 14e a porção de gabinete 16 da caixa de engrenagens 12 pode ser montada em um mancal (não mostrado) para fornecer suporte rotacional ao diferencial 10 em relação a um suporte ou gabinete externo (não mostrado).

[0015] A caixa de engrenagens 12 define uma câmara de engrenagens 20, que geralmente sustenta um conjunto de engrenagens de diferencial que inclui um par de engrenagens de pinhão de entrada 22 montado de modo giratório em um eixo de pinhão 24, que é preso em relação à caixa de engrenagens 12 por qualquer mecanismo adequado. As engrenagens de pinhão 22 são engatadas de modo engrenado com um respectivo par de engrenagens planetárias esquerda e direita 26, 28. As engrenagens planetárias 26, 28 definem respectivos conjuntos de ranhuras retas internas 30 adaptados para estarem em engate por estria com ranhuras externas correspondentes em um respectivo par de semieixos esquerdo e direito (não mostrados).

[0016] O diferencial blocante atuado eletronicamente 10 inclui adicionalmente um mecanismo de prevenção de rotação 32 configurado para impedir seletivamente a rotação relativa dos semi-eixos esquerdo e direito. O mecanismo de prevenção de rotação 32 está disposto dentro da caixa de engrenagens 12 e inclui, de modo geral, uma placa de travamento 34 associada operacionalmente à engrenagem planetária 26 (a primeira engrenagem de saída).

[0017] Na modalidade exemplificadora, a placa de travamento 34 está espaçada da engrenagem planetária 26, e está voltada para a mesma. A placa de travamento 34 inclui uma pluralidade de protuberâncias circunferenciais 36 e uma pluralidade de dentes espaçados radialmente 38 (por exemplo, vide Figura 3). As protuberâncias circunferenciais 36 são dispostas em uma circunferência no diâmetro externo da placa de travamento 34 e são configuradas para serem recebidas nas fendas (não mostradas) formadas em uma parede interna da caixa de engrenagens 12 para evitar a rotação relativa entre a placa de travamento 34 e a caixa de engrenagens 12. No exemplo ilustrado, cada protuberância circunferencial 36 define uma abertura 37. Os dentes espaçados 38 são formados sobre uma superfície voltada para a engrenagem planetária e são configurados para engatar seletivamente a engrenagem planetária 26, conforme descrito aqui em mais detalhes. Na configuração exemplificadora, a placa de travamento 34 é propendida em direção a um modo destravado não atuado por um mecanismo de propensão 40, por exemplo uma mola ondulada.

[0018] Na modalidade exemplificadora, um atuador eletrônico 50 está disposto primariamente de modo externo à caixa de engrenagens 12 em um local oposto ao flange em uma extremidade em forma de campânula da caixa de engrenagens 12 e adjacente à engrenagem planetária 28 (a segunda engrenagem de saída). O atuador eletrônico 50 inclui, de modo geral, um estator 52, uma armadura 54 e uma pluralidade de pinos ou hastes de tração 56.

[0019] No exemplo ilustrado mostrado nas Figuras 1 e 2, o estator 52 define uma cavidade 58 configurada para receber uma bobina eletromagnética 60. A bobina 60 é configurada para ser energizada através de filetes elétricos (não mostrados) e receber corrente contínua (CC) de uma fonte de energia (não mostrada), como uma bateria do veículo. A armadura 54 é uma placa genericamente circular ou anular que é espaçada do estator 52 por um vão 62. Na modalidade exemplificadora, a armadura 54 é mecanicamente acoplada à placa de travamento 34 através da pluralidade de hastes de tração 56, que se estendem através das aberturas de protuberância 37, da caixa de engrenagens 12 e da câmara de engrenagens 20, conforme mostrado nas Figuras 1 a 3. Consequentemente, conforme ilustrado, a placa de travamento 34 é configurada em uma extremidade oposta da caixa de engrenagens 12 em relação ao estator 52 e à armadura 54. Tal configuração fornece vantajosamente uma disposição mais compacta do diferencial 10 do que os sistemas anteriormente conhecidos.

[0020] Conforme mostrado na Figura 3, as aberturas de protuberância 37 são escareadas para receber uma extremidade de diâmetro maior da haste de tração

56. No exemplo ilustrado, a placa de travamento 34 inclui oito protuberâncias circunferenciais 37, cada uma recebendo uma das oito hastes de tração 56. Entretanto, será reconhecido que qualquer número adequado de protuberâncias circunferenciais 37 e hastes de tração 56 pode ser utilizado para permitir que o diferencial 10 funcione conforme descrito na presente invenção.

[0021] Durante a operação normal, em linha reta, de um veículo no qual o diferencial 10 é empregado, nenhuma diferenciação ocorre entre os semieixos esquerdo e direito ou as engrenagens planetárias 26 e 28. Portanto, as engrenagens de pinhão 22 não giram em relação ao eixo de pinhão 24. Como resultado, a caixa de engrenagens 12, as engrenagens de pinhão 22 e as engrenagens planetárias 26 e 28 giram, todas, em torno de um eixo de rotação como se a caixa de engrenagens 12, as engrenagens de pinhão 22 e as engrenagens planetárias 26 e 28 fossem uma unidade sólida.

[0022] Quando uma alimentação por corrente contínua (CC) é fornecida à bobina eletromagnética 60, energia magnética é gerada dentro do estator 52, o que cria uma força de atração entre o estator 52 e a armadura 54, fazendo, assim, com que a armadura 54 se mova em direção ao estator 52. Isso, por sua vez, faz com que as hastes de tração 56 se movam em direção ao estator 52, o que causa a translação da placa de travamento 34 em direção à engrenagem planetária 26, e em engate de travamento com a mesma, à medida que ela comprime o mecanismo de propensão 40. Os dentes de placa de travamento 38 engatam de modo engrenado uma pluralidade de dentes da engrenagem planetária 64 até que a placa de travamento 34 exerça um torque de retardamento necessário na engrenagem planetária 26, travando-a na caixa de diferencial 12 e travando, assim, os semieixos esquerdo e direito independentemente da rotação da linha de transmissão.

[0023] O diferencial 10 pode ser controlado manualmente com o motorista do veículo selecionando manualmente o modo "travado" (ao invés do modo "destravado") para operar o diferencial 10. Por exemplo, quando, digamos, o veículo está em repouso, o motorista simplesmente ativa manualmente uma chave ou botão (não mostrado), como uma chave biestável ou chave ou botão de pressão simples do tipo momentâneo "liga/desliga", montado em um painel ou console (não mostrado) do veículo. Dessa forma, um circuito elétrico (não mostrado) é fechado, aplicando corrente ao circuito e uma lâmpada (não mostrada) localizada na ou próximo à chave biestável ou botão de pressão para indicar ao motorista que o diferencial está atuado. A corrente flui no circuito e finalmente chega à bobina eletromagnética 60 do diferencial 10. O diferencial então opera no modo "travado" (isto é, quando o veículo está em primeira marcha ou em marcha à ré). Dessa forma, a primeira engrenagem de saída 26 está travada em relação à caixa de engrenagens 12, evitando qualquer diferenciação adicional entre a primeira engrenagem de saída 26 e a caixa de engrenagens 12.

[0024] São aqui descritos sistemas e métodos para fornecer uma disposição de empacotamento compacto para um diferencial blocante eletrônico de atuação direta. O sistema inclui um atuador eletrônico disposto em oposição a um mecanismo de prevenção de rotação que inclui uma placa de travamento. O atuador eletrônico inclui uma armadura conectada à placa de travamento por meio de uma pluralidade de hastes de tração. Quando atuada, a armadura é puxada em direção a um estator, puxando, assim, a placa de travamento (através das hastes de tração) em direção a uma engrenagem planetária do diferencial, e em engate engrenado com a mesma. Tal disposição reduz vantajosamente a amplitude de mancal, possibilitando, assim, o empacotamento em áreas pequenas, por exemplo dentro das caixas de engrenagens de eixo de transmissão.

[0025] A descrição dos exemplos acima foi fornecida para fins de ilustração e descrição. Ela não tem por objetivo ser exaustiva nem 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 mostrados ou descritos. Eles podem também ser variados de muitas formas. Tais variações não devem ser consideradas como um afastamento da revelação, e todas estas modificações se destinam a estar no escopo da revelação.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Diferencial blocante atuado eletronicamente caracterizado por compreender: uma caixa de engrenagens tendo uma primeira e uma segunda extremidades opostas; um conjunto de engrenagens de diferencial disposto na caixa de engrenagens; uma placa de travamento disposta na primeira extremidade da caixa de engrenagens e configurada para engatar seletivamente o conjunto de engrenagens de diferencial; e um atuador eletrônico disposto na segunda extremidade da caixa de engrenagens e acoplado à placa de travamento por meio de pelo menos uma haste; sendo que o atuador eletrônico é operável entre um primeiro modo destravado, em que a placa de travamento não engata de modo travante o conjunto de engrenagens de diferencial, e um segundo modo travado, em que o atuador eletrônico puxa a pelo menos uma haste para, assim, puxar a placa de travamento para um engate de travamento com o conjunto de engrenagens de diferencial para, assim, travar um par de semieixos.

2. Diferencial blocante atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o conjunto de engrenagens de diferencial incluir uma primeira engrenagem planetária e uma segunda engrenagem planetária, sendo que a placa de travamento é configurada para engatar de modo travante seletivamente a primeira engrenagem planetária no segundo modo travado.

3. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a placa de travamento estar disposta externamente à primeira engrenagem planetária, e o atuador eletrônico estar disposto externamente à segunda engrenagem planetária.

4. Diferencial blocante atuado eletronicamente, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender adicionalmente um mecanismo de propensão disposto entre a primeira engrenagem planetária e a placa de travamento, sendo que o mecanismo de propensão é configurado para propender a placa de travamento para fora do engate com a primeira engrenagem planetária.

5. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a primeira engrenagem planetária estar disposta entre a placa de travamento e a segunda engrenagem planetária, e a segunda engrenagem planetária estar disposta entre a primeira engrenagem planetária e o atuador eletrônico.

6. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a primeira e a segunda engrenagens planetárias estarem dispostas entre a placa de travamento e o atuador eletrônico.

7. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a placa de travamento ter uma pluralidade de protuberâncias em uma circunferência externa da placa de travamento.

8. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a pluralidade de protuberâncias ser recebida no interior de fendas formadas em uma parede interna da caixa de engrenagens.

9. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por cada protuberância dentre a pluralidade de protuberâncias definir uma abertura configurada para receber a pelo menos uma haste através da mesma.

10. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a pluralidade de protuberâncias compreender oito protuberâncias, e a pelo menos uma haste compreender oito hastes, sendo que cada protuberância recebe uma das hastes.

11. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a pelo menos uma haste se estender através de uma abertura formada na caixa de engrenagens.

12. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a pelo menos uma haste ser recebida no interior de uma abertura formada no atuador eletrônico.

13. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a placa de travamento ter uma pluralidade de dentes espaçados radialmente dispostos em uma primeira face da placa de travamento, sendo que os dentes espaçados radialmente dispostos estão configurados para engatar de modo engrenado uma engrenagem planetária do conjunto de engrenagens de diferencial.

14. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por os dentes espaçados radialmente dispostos serem um primeiro conjunto de dentes espaçados configurados para engatar de modo engrenado um segundo conjunto de dentes espaçados formados em uma superfície da engrenagem planetária.

15. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o atuador eletrônico incluir uma bobina eletromagnética e um estator.

16. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a bobina eletromagnética e o estator estarem dispostos fora da caixa de engrenagens, e a placa de travamento estar disposta dentro da caixa de engrenagens.

17. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o atuador eletrônico incluir adicionalmente uma armadura.

18. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a armadura estar disposta fora da caixa de engrenagens.

19. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a pelo menos uma haste incluir uma pluralidade de hastes acopladas entre a placa de travamento e uma armadura do atuador eletrônico.

20. Diferencial blocante eletronicamente atuado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pelo menos uma haste incluir uma primeira extremidade acoplada à placa de travamento e uma segunda extremidade oposta acoplada a uma armadura do atuador eletrônico.