ITFI20000121A1

ITFI20000121A1 - DIFFERENTIAL FOR PAIR OF TWIN WHEELS OF A VEHICLE

Info

Publication number: ITFI20000121A1
Application number: IT2000FI000121A
Authority: IT
Inventors: Emanuele Ghelardi
Original assignee: Emanuele Ghelardi
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2001-11-26
Also published as: ITFI20000121A0; IT1314836B1

Description

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo differenziale atto ad essere inserito all’interno di ogni coppia di ruote gemellate, motrici o non motrici, di un veicolo, in particolare le ruote gemellate posteriori di un autocarro, ad esempio a ponte posteriore rigido. The present invention relates to a differential device capable of being inserted inside each pair of twin wheels, driving or non-driving, of a vehicle, in particular the rear twin wheels of a truck, for example with a rigid rear axle.

Come è noto, un dispositivo differenziale è un ruotismo di trasmissione del moto, in particolare a ruote dentate coniche, ad una coppia di ruote motrici di uno stesso asse di un autoveicolo consentendo una differenza di velocità di rotazione tra le due ruote in ogni condizione di moto in curva. Sostanzialmente un differenziale convenzionale per uso nel settore automobilistico comprende un pignone a denti conici calettato sull'albero di trasmissione impegnato con una ruota dentata ad asse ortogonale a quello dell'albero di trasmissione e solidale ad una scatola differenziale. All'interno della scatola differenziale e su di un asse ad essa solidale è disposta una prima coppia di ingranaggi conici (satelliti) in impegno reciproco con una seconda coppia di ingranaggi conici (solari) solidali ai semiassi delle ruote e con asse ortogonale all'asse degli ingranaggi conici della prima coppia. As is known, a differential device is a gearing for transmitting motion, in particular with bevel gears, to a pair of driving wheels of the same axis of a motor vehicle, allowing a difference in rotation speed between the two wheels in any condition of bike cornering. Basically, a conventional differential for use in the automotive sector comprises a pinion with bevel teeth keyed on the transmission shaft engaged with a toothed wheel having an axis orthogonal to that of the transmission shaft and integral with a differential box. Inside the differential box and on an axis integral with it, there is a first pair of bevel gears (satellites) in mutual engagement with a second pair of bevel gears (solar) integral with the half-shafts of the wheels and with an axis perpendicular to the axis bevel gears of the first pair.

Attualmente le ruote motrici gemellate dei veicoli pesanti a trazione posteriore sono fissate insieme allo stesso mozzo: in questo modo è impedito loro qualsiasi scorrimento relativo in direzione circonferenziale. Quindi, quando il veicoloè in moto secondo una traiettoria non rettilinea, nelle ruote gemellate, per recuperare la differenza di percorrenza dovuta all'interasse tra di esse, si verifica un pattinamento anomalo. Currently, the twin drive wheels of heavy rear-wheel drive vehicles are fastened together to the same hub: in this way they are prevented from any relative sliding in the circumferential direction. Therefore, when the vehicle is in motion according to a non-straight trajectory, in the twin wheels, in order to recover the difference in distance due to the distance between them, an anomalous skidding occurs.

I principali inconvenienti di tale pattinamento sono: maggiore usura dei pneumatici, minore tenuta in curva, minore efficienza di frenata in curva. The main drawbacks of this slip are: greater tire wear, less cornering grip, less braking efficiency when cornering.

Lo scopo della presente invenzione è di fornire un differenziale adatto all'utilizzo nelle coppie di ruote gemellate di veicoli, in particolare ruote posteriori di autocarri, che soddisfi i necessari requisiti di resistenza e contemporaneamente sia idoneo all'installazione nello spazio disponibile limitato radialmente dalla dimensione interna dei cerchioni delle ruote e lateralmente dall'ingombro massimo ammissibile per legge . The object of the present invention is to provide a differential suitable for use in pairs of twin wheels of vehicles, in particular rear wheels of trucks, which satisfies the necessary strength requirements and at the same time is suitable for installation in the available space limited radially by the size. of the wheel rims and laterally from the maximum legally permissible footprint.

Un altro scopo della presente invenzione è di fornire un differenziale per l'uso summenzionato che non comporti modifiche sostanziali a componenti già esistenti quali il semiasse, il semialbero e il sistema frenante, oltre ai cerchioni stessi. Another object of the present invention is to provide a differential for the aforementioned use which does not involve substantial modifications to already existing components such as the axle shaft, the half shaft and the braking system, in addition to the rims themselves.

Questi scopi vengono raggiunti con il differenziale per coppia di ruote gemellate di un veicolo le cui caratteristiche principali sono riportate nella rivendicazione 1. These objects are achieved with the differential for a pair of twin wheels of a vehicle, the main characteristics of which are reported in claim 1.

Sostanzialmente, la caratteristica principale del dispositivo differenziale secondo l'invenzione rispetto ai differenziali tradizionali è che, mentre in questi ultimi i satelliti e i solari sono sorretti da una struttura esterna ad essi (scatola differenziale) ed essa è a sua volta montata su cuscinetti esterni ad essa, nel primo i satelliti ed i solari sono sorretti dall'interno da un supporto porta-satelliti, il quale ha anche funzione portante per i solari, modificati in ruote dentate coniche, ed il tutto è montato su una coppia di cuscinetti interni ad esso. Il moto viene trasmesso, non più tramite l'accoppiamento cinematico pignone-ruota dentata, ma direttamente dal semialbero proveniente dal differenziale centrale dell'assale al porta-satelliti tramite collegamento bullonato. Da quest'ultimo la coppia motrice viene trasmessa alle due ruote dentate attraverso i satelliti. In maniera del tutto analoga viene trasferita la coppia frenante proveniente dal tamburo del sistema frenante . Basically, the main characteristic of the differential device according to the invention with respect to traditional differentials is that, while in the latter the satellites and the solar ones are supported by a structure external to them (differential box) and it is in turn mounted on external bearings with in the first, the satellites and the solar ones are supported from the inside by a satellite holder support, which also has a bearing function for the solar ones, modified in bevel gear wheels, and the whole is mounted on a pair of bearings inside it . The motion is transmitted, no longer through the pinion-toothed wheel kinematic coupling, but directly from the half shaft coming from the central differential of the axle to the satellite carrier through a bolted connection. From the latter, the drive torque is transmitted to the two toothed wheels via the satellites. The braking torque coming from the drum of the braking system is transferred in a completely analogous way.

L'adozione del dispositivo differenziale secondo l'invenzione comporta i seguenti vantaggi: The adoption of the differential device according to the invention entails the following advantages:

- minore usura in curva dei pneumatici della coppia di ruote gemellate montate su di esso; - less tire wear when cornering than the pair of twin wheels mounted on it;

- minore potenza dissipata per attrito dovuta, nella configurazione standard senza il dispositivo differenziale secondo l'invenzione, allo scorrimento relativo dei pneumatici generato dalla diversa lunghezza di percorrenza in curva tra il pneumatico esterno ed interno della stessa coppia di ruote; - lower power dissipated by friction due, in the standard configuration without the differential device according to the invention, to the relative sliding of the tires generated by the different length of travel in curves between the outer and inner tire of the same pair of wheels;

- maggiore aderenza in curva disponibile grazie al recupero dello scorrimento relativo. - greater cornering grip available thanks to the recovery of relative slip.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del dispositivo differenziale per coppia di ruote gemellate di un veicolo secondo la presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui: Further characteristics and advantages of the differential device for a pair of twin wheels of a vehicle according to the present invention will become clearer from the following description of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

la figura 1 è una vista parziale in sezione longitudinale del dispositivo differenziale secondo 1'invenzione; Figure 1 is a partial longitudinal section view of the differential device according to the invention;

- la figura 2 è una vista prospettica esplosa del dispositivo differenziale secondo la figura 1; Figure 2 is an exploded perspective view of the differential device according to Figure 1;

- la figura 3 mostra prospetticamente in vista esplosa il gruppo innesto per la trasmissione della coppia frenante associato al differenziale secondo l'invenzione. Con riferimento alla figura 1, si è indicato con 1 un semialbero proveniente dal differenziale centrale dell'assale (non mostrato) e coassiale a un semiasse 2. Il semialbero 1 presenta alla sua estremità libera una espansione discoidale la attraverso la quale è collegato ad un supporto tubolare, detto porta-satelliti 3, ad esso coassiale, mediante una corona di bulloni 4. Il porta satelliti 3 è montato girevolmente sul semiasse 2 tramite una coppia di cuscinetti 5. Una corona di perni 6 si estende radialmente dalla superficie esterna del portasatelliti 3 per supportare girevolmente rispettivi satelliti 1 , i quali si impegnano in due ruote dentate dette rispettivamente esterna 8 e interna 9 coassiali al porta satelliti 3 e montate girevolmente su di esso da parti simmetricamente opposte rispetto alla corona di perni 6. - figure 3 is an exploded view prospectively of the clutch assembly for transmitting the braking torque associated with the differential according to the invention. With reference to Figure 1, 1 indicates a half shaft coming from the central differential of the axle (not shown) and coaxial to a half shaft 2. The half shaft 1 has at its free end a discoidal expansion la through which it is connected to a tubular support, said planet carrier 3, coaxial to it, by means of a ring of bolts 4. The planet carrier 3 is rotatably mounted on the half shaft 2 by means of a pair of bearings 5. A ring of pins 6 extends radially from the outer surface of the planet carrier 3 to rotatably support respective satellites 1, which engage in two toothed wheels called respectively external 8 and internal 9 coaxial to the satellite holder 3 and rotatably mounted on it from parts symmetrically opposite with respect to the crown of pins 6.

La ruota dentata esterna 8 è connessa al cerchione 10 della ruota esterna 12 tramite una flangia 11 della ruota stessa. La ruota dentata interna 9 è altresì direttamente connessa al cerchione 13 della ruota interna 14. Le connessioni sono convenzionalmente realizzate mediante bullonature . The external toothed wheel 8 is connected to the rim 10 of the external wheel 12 by means of a flange 11 of the wheel itself. The internal toothed wheel 9 is also directly connected to the rim 13 of the internal wheel 14. The connections are conventionally made by means of bolting.

Il porta satelliti è connesso al sistema frenante attraverso una porzione a profilo scanalato 15 estendentesi sulla sua superficie esterna, su cui si innesta il bordo interno dentato 16 di una flangia 17 resa solidale al tamburo dei freni 18 mediante bullonatura 19. Il tamburo 18 è provvisto di ganasce frenanti 20, come usuale. La flangia 17 è bloccata in posizione sul porta satelliti 3 mediante una ghiera di bloccaggio 21 provvista di grani di fermo antisvitamento, non mostrati, e avvitata sull'estremità del portasatelliti. The satellite carrier is connected to the braking system through a grooved profile portion 15 extending on its outer surface, on which the toothed inner edge 16 of a flange 17 is attached to the brake drum 18 by bolting 19. The drum 18 is provided of brake shoes 20, as usual. The flange 17 is locked in position on the satellite holder 3 by means of a locking ring nut 21 provided with anti-unscrewing locking dowels, not shown, and screwed onto the end of the satellite holder.

In condizioni particolari di marcia può essere necessario assicurare, per motivi di sicurezza, il collegamento solidale tra le due ruote gemellate, bypassando il dispositivo di distribuzione differenziata della trazione tra le ruote. A tale scopo è previsto un innesto di sicurezza di tipo frontale che comprende un profilo dentato fisso 22 ricavato sulla ruota dentata interna 9 e un anello dentato 23 scorrevole in direzione assiale entro corrispondenti asole 24 ricavate entro la flangia 17 in corrispondenza radiale del profilo dentato fisso 22. All'anello dentato 23 è connesso assialmente un anello spingi-innesto 25 su cui agisce un disco di spinta 26 coassiale al semiasse 2 e scorrevole lungo di esso per azione di un attuatore pneumatico 27 costituito da tre coppie cilindro-pistone equispaziate circonferenzialmente, solidali al semiasse 2 e alimentate da un condotto per l'aria compressa 28. L'intervento dell'innesto di sicurezza è controllato da un sensore di velocità associato ad una ruota fonica 29 che, quando la velocità del gruppo differenziale (in particolare del portasatelliti), in relazione alla velocità di rotazione dell'altra coppia di ruote del medesimo asse e/o di altri assi, supera un valore prestabilito e non compatibile con le velocità con cui si è confrontata, nelle condizioni di normale aderenza, comanda un'elettrovalvola non visibile in figura per l'immissione di aria compressa nell <1 >attuatore pneumatico 27. La fuoriuscita dei relativi pistoni produce lo scorrimento del disco di spinta 26, dello spingi-innesto 25 e dell'anello dentato 23 che si impegna nella dentatura fissa 22. Il disimpegno dell'innesto di sicurezza è realizzato tramite molle elicoidali, non mostrate, interposte nelle asole 24. In particular driving conditions it may be necessary to ensure, for safety reasons, the integral connection between the two twin wheels, bypassing the differentiated distribution device of the traction between the wheels. For this purpose, a frontal safety clutch is provided which comprises a fixed toothed profile 22 obtained on the internal toothed wheel 9 and a toothed ring 23 sliding in an axial direction within corresponding slots 24 obtained within the flange 17 in radial correspondence of the fixed toothed profile. 22. Axially connected to the toothed ring 23 is a pusher-engagement ring 25 on which acts a thrust disk 26 coaxial to the semi-axis 2 and sliding along it by the action of a pneumatic actuator 27 consisting of three pairs of cylinder-piston equally spaced circumferentially, integral with the drive shaft 2 and fed by a duct for compressed air 28. The intervention of the safety clutch is controlled by a speed sensor associated with a phonic wheel 29 which, when the speed of the differential unit (in particular of the satellite carrier ), in relation to the rotation speed of the other pair of wheels of the same axle and / or other axles, exceeds a predetermined value o and not compatible with the speeds with which it was confronted, in the conditions of normal adhesion, it commands a solenoid valve not visible in the figure for the introduction of compressed air into the pneumatic actuator 27. The release of the relative pistons causes the sliding of the thrust disk 26, of the pusher-clutch 25 and of the toothed ring 23 which engages in the fixed toothing 22. The disengagement of the safety clutch is achieved by means of helical springs, not shown, interposed in the slots 24.

Varianti e/o modifiche potranno essere apportate al dispositivo differenziale per ruote posteriori gemellate di un autocarro secondo la presente invenzione, senza per questo uscire dall'ambito protettivo dell'invenzione medesima . Variations and / or modifications may be made to the differential device for twin rear wheels of a truck according to the present invention, without thereby departing from the protective scope of the invention itself.

Claims

CLAIMS 1. Differential for a pair of twin wheels of a vehicle, said pair of wheels being rotated by a half-shaft coming from the vehicle's central differential and coaxially rotatable within a fixed half-shaft, characterized in that said half-shaft is integral with a rotatable tubular support mounted on said semi-shaft and carrying a crown of satellites and two toothed wheels meshing on opposite sides in said crown of satellites, mounted coaxially to said tubular support and rotatable on it and each one integral with a wheel of said pair of wheels, said tubular support being integrally connected to the drum of a braking unit of said vehicle.

2. Differential according to claim 1, wherein said half shaft has at its free end a discoidal expansion through which it is integrally connected to said tubular support.

3. Differential according to claims 1 or 2, wherein each of said toothed wheels is integrally connected to the rim of a respective wheel of said pair of wheels.

4. Differential according to any one of the preceding claims, wherein said tubular support comprises a grooved profile portion on which a flange integral with said drum of the braking system engages coaxially.

5. Differential according to any one of the preceding claims, in which means are provided for blocking the relative sliding of said two toothed wheels comprising front coupling means which rotate integrally with said tubular support and adapted to engage with one of said toothed wheels in the case of speed of said satellite carrier, in relation to the rotation speed of the other pair of wheels of the same axle and / or of the wheels of other axles, is not compatible with a predetermined value.

6. Differential according to claim 5, wherein said coupling means comprise a toothed ring rotatable integrally with said flange integral with said drum of the braking system and axially sliding with respect to it to engage in a toothed profile of one of said toothed wheels upon command of actuator means interlocked with a speed sensor.

7. Differential for a pair of twin wheels of a vehicle substantially as described above and illustrated with reference to the attached drawings.