BRPI0601770B1

BRPI0601770B1 - Montagem diferencial com janela de montagem semi-elíptica

Info

Publication number: BRPI0601770B1
Application number: BRPI0601770-3A
Authority: BR
Inventors: Johnathan P. Prichard; Paul H. Petruska; Howard J. Bruno
Original assignee: American Axle & Manufacturing, Inc.
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2019-03-06
Also published as: US20060243092A1; KR101329475B1; KR20060113421A; EP1717486A3; EP1717486A2; EP1717486B1; DE602006008857D1; BRPI0601770A; US7320659B2

Abstract

montagem diferencial com janela de montagem semi-elíptica. um invólucro diferencial é proporcionado incluindo pelo menos uma janela de montagem formada no mesmo para provê acesso a uma câmara interior do invólucro diferencial. a janela de montagem no invólucro diferencial é definida por um segmento semi-elíptico tendo extremidades interconectadas por um par de porções de borda elongado do invólucro diferencial. um par de porções de borda elongado é interconectado por um segmento curvado. a janela de montagem tem uma dimensão ligeiramente maior que o diâmetro externo de uma engrenagem lateral de modo a permitir entrada angulada das engrenagens laterais na câmara e subseqüente alinhamento em relação ao eixo longitudinal. a janela de montagem é ainda formatada para permitir entrada das engrenagens de pinhão na câmara e subseqüente alinhamento em relação a um outro eixo longitudinal.

Description

DIFERENCIAL COM JANELA DE MONTAGEM SEMI-ELÍPTICA'

Antecedentes da invenção

A presente invenção refere-se automotivos e, mais particularmente, diferencial tendo montagem formadas

Diferenciais • · · · • · · · • · · · • · · ♦ para:

AGEM a diferenciais a um invólucro uma geometria otimizada para janelas no mesmo.

são usados no trem de acionamento de de dl veículos automotores para entregar torque de acionamento às rodas, enquanto permite diferenciação de velocidade entre as mesmas. Fazendo referência às figuras 1 e 2, uma unidade diferencial da técnica anterior 10 é mostrada para incluir um invólucro diferencial 12 suportado em suas extremidades axiais opostas por montagens de mancais 14 para rotação em portador diferencial ou alojamento 16.

alojamento 16 pode ser parte de uma montagem de eixo do ou, na alternativa, pode ser incorporado no transeixo do veículo de tração dianteira. O invólucro diferencial formado para incluir uma câmara interior aumentada dentro da qual um conjunto de engrenagem é retido.

invólucro diferencial 12 também inclui um par de primeiras aberturas e um par de segundas aberturas 22 com ambos pares de abertura comunicando-se com a câmara 18. Além disso, o ♦ · · • ·· • ·· · • ·· invólucro diferencial 12 inclui um flange radial 24 ao qual uma engrenagem anelar 26 é presa. Tal como

28. Um eixo de pinhão 30 estende-se entre aberturas 20 e diferencial 12 por conjunto de por as parafusos primeiras é rigidamente fixado ao um pino de retenção 32 retido invólucro em um furo engrenagens inclui um par de engrenagens de pinhão 34, que são suportadas no dentro da câmara 18 para rotação ao longitudinal denotado na figura 1

A. Cada engrenagem de engrenagens laterais 36 por meio de mancai, eixo redor pela linha pinhão 34 que, por é enredada sua vez, para rotação ao longitudinal do invólucro diferencial 12, de pinhão 3 0 de seu eixo de construção com um par de são suportadas, redor do eixo denotado pela linha de construção B. As extremidades axiais do invólucro diferencial 12 definem um par de eixos tubulares e 40, que suportam, por meio de mancai, um par de eixos e 44, respectivamente e aos quais as montagens de mancai estão sobrepostas. Uma extremidade do eixo 42 ê fixada ranhurada) a uma das engrenagens laterais

36, enquanto sua extremidade oposta é fixada, através de um semi-eixo ou dispositivo similar, a uma das rodas do veículo. De forma similar, uma extremidade do eixo 44 fixada (isto é, ranhurada) à outra das engrenagens laterais

36, enquanto sua extremidade oposta é fixada à outra roda do veículo. Como é convencional, uma engrenagem anelar 26 e

S3 um invólucro diferencial 12, ao qual esta é fixada, são girados dentro do aloj amento 16 por acionamento de entrada (não mostrado), extremidade de um eixo de acionamento (não tal, o movimento rotacional engrenagens de pinhão 34 permitir rotação relativa um que pinhão de é preso à mostrado).

Como do invólucro através engrenagens entre os mesmos.

diferencial de encaixe laterais 36 é

das para

De acordo com o processo de montagem convencional para a unidade diferencial 10, as engrenagens laterais e, então, câmara 18 pela passagem das mesmas através de segundas aberturas

22, aqui a seguir referidas como janelas de montagem.

Fazendo referência à figura 2, ambas as janelas de montagem 22 são mostradas para serem geralmente retangulares em formato com uma dimensão axial

X e uma dimensão circunferencial ou lateral Y .

Uma restrição de projeto significativa ê a dimensão lateral

Y que tem sido tradicionalmente maior em tamanho que o diâmetro externo das engrenagens laterais 36, de modo a permitir entrada do mesmo na câmara 18 e permitir alinhamento subsequente das engrenagens laterais 36 em relação ao eixo de rotação B .

Similarmente, a dimensão axial X tem que ser maior em tamanho que o diâmetro das engrenagens de pinhão 34 para permitir entrada do mesmo na câmara 18 e alinhamento subseqüente em encaixe enredado com as engrenagens laterais 5 36 . A partir daí, as engrenagens de pinhão 34 são giradas em alinhamento com as primeiras aberturas 20 para recebimento do eixo de pinhão 3 0. Devido à necessidade de | janelas de montagem, compromissos de projeto são requeridos porque o invólucro diferencial 12 tem que se forte o 10 bastante para resistir à tensões de operação máxima que são antecipadas para serem aplicadas nas mesmas durante a vida útil da unidade diferencial 10, enquanto tenta minimizar o peso do alojamento 16.

Sumário da Invenção

Com base na descrição anterior, existe uma necessidade de prover uma geometria otimizada para janelas de montagem no invólucro diferencial que facilite a montagem fácil dos componentes da engrenagem, enquanto aperfeiçoa as características estruturais e funcionais do invólucro 20 diferencial. É, portanto, objetivo da presente invenção prover uma geometria para janelas de montagem do invólucro diferencial que supera as deficiências da técnica anterior.

É ainda objetivo da presente invenção fornecer janelas de montagem em um invólucro diferencial, em que o a geometria ou forma das janelas de montagem é uma função de um diâmetro da engrenagem diferencial mais um vão livre mínimo.

Como um outro objetivo da presente invenção, o peso do

invólucro	diferencial é	minimizado.
Áreas	adicionais	de aplicabilidade	da	presente
invenção	tornar-se-ao	aparentes a partir	da	descrição
detalhada	proporcionada	aqui a seguir. Deve	ser	entendido

que a descrição detalhada e exemplos específicos, enquanto indica a concretização preferida da presente invenção, são pretendidos apenas com propósitos de ilustração e não são pretendidos para limitar o escopo da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção tornar-se-á melhor compreendida a partir da descrição detalhada e desenhos anexos, em que:

A	figura	1 é uma	vista seccional	de	uma unidade
diferencial convencional	incorporada em	uma	montagem de
eixo de	veículo	automotor
A	figura	2 é uma	vista lateral	de	um invólucro

diferencial similar àquele que é usado com a unidade diferencial mostrada na figura 1.

A figura 3 é uma vista em perspectiva de um invólucro diferencial de acordo com uma concretização preferida da presente invenção.

A	figura	4 é	uma vista lateral	do	invólucro
diferencial da	figura 3	•
A	figura	5 é uma	vista lateral oposta	do	invólucro

5C diferencial mostrado na figura 4.

A figura 6 ê uma vista seccional tomada geralmente ao longo da linha 6-6 da figura 3.

A figura 7 é uma vista seccional de uma unidade da

presente invenção.

Descrição Detalhada das Concretizações Preferidas

A descrição a seguir das concretizações preferidas ê meramente exemplificativa em natureza e não é, de nenhuma forma, pretendida para limitar a invenção, a aplicação da mesma ou usos.

Fazendo especificamente diferencial 112 invólucro referência agora às figuras 3 é mostrado, que é diferencial 12 mostrado aos até 6, uma versão na figura desenhos um invólucro modificada do e que pode ser usado em substituição ao mesmo na unidade diferencial para prover várias vantagens estruturais. Para propósitos de comparação, numerais de referência semelhantes são usados aqui a seguir para identificar aqueles componentes ou elementos do invólucro diferencial

112, que são similares àqueles previamente descritos.

Em geral, o invólucro diferencial 112 tem um par de

aberturas ou janelas de montagem 122a e 122b, mostradas respectivamente nas figuras 4 e 5, onde a janela de montagem 122b tem uma geometria modificada comparada com a janela de montagem 22 da figura 2. A janela de montagem 122a é substancialmente similar à janela de montagem 22 e inclui um formato retangular tendo uma dimensão axial X e uma dimensão lateral Y . A janela de montagem 122b é de formato irregular tendo uma dimensão axial ^wXi e uma dimensão lateral ^ttYi. Uma vantagem da presente invenção reside no fato de que Yi é menos que Y tal que a porção circunferencial do segmento cilíndrico 128, aqui a seguir denominado como porção de teia 130, localizado entre as janelas de montagem 122a e 122b que é maior que anteriormente disponível. Tal largura adicional efetivamente reduz à tensão máxima de curvatura que age no segmento cilíndrico 128 do invólucro diferencial 112, que, por sua vez, pode permitir o uso de espessura de invólucro reduzida, uma segunda janela de montagem maior e/ ou uso de materiais alternativos tendo características de fadiga menor tal como, por exemplo, alumínio ou manganês.

Uma comparação da tensão de curvatura máxima para uma dada condição de carregamento de um invólucro diferencial convencional 12 tendo duas janelas com dimensão lateral Y de cerca de 105 mm e invólucro diferencial 112 tendo uma

primeira dimensão lateral de janela Y de cerca de 98mm e uma segunda dimensão lateral de janela de YU' de cerca de mm gera uma redução de

14% na tensão máxima. Essa permite que o tamanho e o formato relativamente grande, invólucro montagem montagem aumentada dimensão laterais enquanto diferencial da janela de montagem

122a continue reduzindo, desse modo, a massa

112 e facilitando o procedimento da engrenagem. Especificamente, a janela

122^a que maior

36.

é, tem das do de de em geral, dimensões engrenagens uma abertura retangular

X e Y maiores que a de pinhão 34 ou engrenagens

Uma pessoa versada na técnica apreciará que a concretização mostrada nos desenhos inclui uma janela de montagem de formato semi-elíptico e uma janela de montagem de formato retangular, uma concretização incluindo duas janelas de montagem de formato semi-elíptico é contemplada e está dentro do escopo da presente invenção.

A j anela de montagem 122b semi-elíptico 132 tendo extremidades um primeiro segmento elongado 138 e inclui um segmento

134 e 136 conectadas a a um segundo segmento elongado 140. 0 primeiro e segundo segmentos elongados 138 e 14 0 são interconectados por um segmento curvado 142. O segmento semi-elíptico 132 inclui um eixo maior e um eixo menor 146. 0 eixo maior 144 intersecta o eixo menor 146 em ··♦ ·*· um ponto.

ao longo eixo A através

148. 0 ponto 148 é posicionado da linha que se estende atr avés e do eixo B, onde a linha, de dois pontos substancialmente da interseção do que centrais, perpendicularmente a partir de um plano em que

A e B estão orientado a um relação ao eixo primeiro se estende estende-se ambos eixos postos. Adicionalmente, o eixo ângulo substancialmente de 45 graus em de rotação do alojamento diferencial B.

segmento elongado 138 estende-se linear e substancialmente paralelo ao eixo de rotação A . 0 segmento elongado substancialmente primeiro segmento segundo

140 estende-se linearmente em uma paralela ao elongado 138 é substancialmente direção

B . 0 igual em comprimento ao segundo segmento elongado 140. Além disso, o primeiro segmento elongado 138 e p segundo segmento elongado

140 são substancial e simetricamente posicionado ao redor do eixo menor 146 tal que a janela de montagem

122b é simetricamente formada ao redor eixo menor 146.

A janela de montagem 122a é de formato retangular e substancial e diametralmente oposta â janela de montagem

122b. A janela de montagem 12 2a é também posicionada tal que um ponto central da abertura é alinhado com uma linha que passa através da interseção do eixo menor 14 6 e eixo maior 144, bem como a interseção dos eixos de rotação A e ··♦ ♦·* • ··· · · ·· · · · · ♦······· · · · · • ······ · * · · · • ······ · * · · · • · · · · · ···· * *

Β .

Fazendo referência à figura 6, a vista seccional do invólucro diferencial 112 ilustra a câmara 118 como sendo substancialmente retangular com cavidades de formato 5 substancialmente esférico 150. A câmara 118 comunica-se com

GO um par de furos axiais 152 e 154 alinhados ao longo do eixo

B . 0 furo axial 152 inclui um primeiro segmento 156 adaptado para receber o eixo 4 2 no mesmo e um segundo segmento 158 adaptado para receber um segmento de eixo 10 axial da engrenagem lateral 36 no mesmo. O segundo segmento

158 tem um diâmetro maior que o primeiro segmento 156 e funciona para assentar adequadamente a engrenagem lateral em relação à câmara 118 e o furo maneira semelhante, o furo axial 154

160 adaptado para receber o axial inclui eixo 44 segmento

162 adaptado para receber um

152. De uma um primeiro e um segundo segmento de eixo axial doa outra engrenagem lateral 36 no mesmo.

Fazendo referência agora à figura 7, uma construção preferida para um diferencial 110 é mostrada que inclui o invólucro diferencial 112 discutido acima. Engrenagens laterais 36 são mostradas para incluir um segmento de engrenagem frontal 172, uma face de impulso posterior 174 e um eixo axial 176. Ranhuras internas 178 formadas no eixo axial 17 6 sao proporcionadas para encaixe enredado com as ranhuras correspondentes nos eixos. A face de impulso posterior 174 é substancialmente plana em contorno e é configurada para corresponder ao contorno local da câmara 118. Placas de impulso 118 são usadas entre a câmara 118 e 5 cada engrenagem lateral 36 para absorver carregamento de impulso e fornecer uma superfície de deslizamento enrijecida contra a qual cada engrenagem lateral 36 pode

rodar. 0	diferencial	11	0 é	mostrado	para incluir
engrenagens	de pinhão	34,	cada	uma tendo	um segmento	de
engrenagem	frontal 186,	uma	face	de impulso	posterior 188	e
um furo 190 adaptado	para	receber o eixo de pinhão	no

mesmo. A posterior 188 é parcialmente face de impulso esférica contorno em contorno esférico de impulso parcialmente e é configurada para corresponder uma das cavidades esféricas 192 são associação com engrenagens de pinhão 34 ao

150. As placas também usadas para fornecer de em uma superfície de deslizamento enrijecida em relação ao invólucro diferencial 112. As placas de impulso 192 incluem uma borda 193, que se estende interiormente, posicionada dentro do furo 190 para manter a posição apropriada de cada placa de impulso 192 em relação a cada engrenagem de pinhão

A geometria de janela de montagem otimizada acima detalhada fornece algumas vantagens diante dos invólucros diferenciais convencionais. Primeiro, é possível reduzir a tensão máxima de curvatura comparada com a geometria de j anela de montagem convencional. Ela também permite uma concretização alternativa tal que uma massa diferencial 5 reduzida tendo uma segunda j anela de montagem maior.

	Adicionalmente, a	geometria	de janela	otimizado	permite a
	fabricação de um	invólucro <	diferencial	de menos	materiais
•	densos.
	A discussão	precedente	mostra e	descreve	meramente

concretizações exemplificativas da presente invenção. Uma pessoa versada na técnica reconhecerá prontamente, a partir de tal discussão e a partir dos desenhos anexos e reivindicações, que várias mudanças, alterações e variações podem ser feitas na mesma, sem fugir do verdadeira espírito e escopo da invenção, conforme definido nas reivindicações

Claims

REIVINDICAÇÕES

1) Montagem diferencial (110) para um veículo automotor compreendendo:

um invólucro de diferencial (112) que inclui uma câmara (118); e um conjunto de engrenagens retidas na referida câmara (118), em que o referido invólucro de diferencial (112) inclui uma abertura (122b) que provê acesso à referida câmara (118) tal que um par de engrenagens de pinhão (34) e um par de engrenagens laterais (36) podem ser passados através da referida abertura (122b) para a referida câmara (118), a referida abertura (122b) sendo definida por um segmento semielíptico (132) tendo extremidades conectadas aos segmentos alongados orientados de forma substancialmente perpendicular; caracterizada pelo fato de que:

o segmento semielíptico inclui um ponto central (148) na interseção de seus eixos menor e maior (146, 144), o referido ponto central (148) sendo substancialmente posicionado ao longo de uma linha que se estende através do ponto de interseção dos eixos de rotação das engrenagens, em que a referida linha se estende substancialmente perpendicular a partir de um plano que inclui os eixos de engrenagem.
2) Montagem diferencial (110), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido eixo maior (144) do referido segmento semielíptico (132) forma um ângulo de aproximadamente 45 graus com o eixo de rotação das referidas engrenagens laterais (36).

Petição 870180069963, de 10/08/2018, pág. 11/12

2/2
3) Montagem diferencial (110), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a referida abertura tem uma primeira dimensão apenas ligeiramente maior que o diâmetro externo de uma das referidas engrenagens laterais (36) tal que a referida engrenagem lateral pode inicialmente formar um ângulo em relação a um eixo de rotação central do invólucro de diferencial durante a montagem na referida câmara e subsequentemente alinhada em relação ao mesmo.
4) Montagem diferencial (110), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os referidos segmentos alongados (138, 140) são interconectados por um segmento curvo (142).
5) Montagem diferencial (110), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referido invólucro de diferencial (112) inclui uma abertura (122a) substancialmente retangular diametralmente oposta à referida abertura (122b) tendo o referido segmento semielíptico (132).