ITTO960021A1

ITTO960021A1 - Differenziale con mezzi elastici di precarico

Info

Publication number: ITTO960021A1
Application number: IT96TO000021A
Authority: IT
Inventors: Walter L Dissett
Original assignee: Titan Wheel Int Inc
Priority date: 1995-01-18
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1997-07-17
Also published as: GB9524897D0; GB2297131B; JPH08233068A; ITTO960021A0; DE19601236A1; CA2163811C; ZA9510265B; IT1284321B1; GB2297131A; FR2729445A1; AU3900395A; CA2163811A1; US5524509A; AU691048B2

Abstract

E' descritto un meccanismo differenziale perfezionato del tipo ad anello di ritenuta, caratterizzato dalla disposizione di una coppia di blocchi di spinta anulari in impegno con insiemi di rondelle elastiche a disco Belleville, che spingono una coppia di ingranaggi laterali allontanandoli assialmente verso l'esterno contro una coppia di rondelle reggispinta anulari, rispettivamente, supportate in modo non girevole dalla scatola del differenziale. Caricando gli ingranaggi laterali nella direzione assiale, viene limitata la libertà di movimento radiale degli ingranaggi laterali, per cui la vibrazione del differenziale e il livello di rumorosità durante il funzionamento sono notevolmente ridotti.

Description

DESCRIZIONE dell 'invenzione industriale dal titolo: "Differenziale con mezzi elastici di precarico"

DESCRIZIONE

ENUNCIAZIONE DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un differenziale perfezionato del tipo ad anello di ritenuta per azionare in rotazione una coppia di alberi di uscita allineati distanziati assialmente da un albero di ingresso condotto in rotazione, caratterizzato dalla disposizione di mezzi elastici per spingere una coppia di ingranaggi laterali allontanandoli assialmente verso l'esterno verso un impegno contiguo con una coppia di rondelle reggispinta anulari montate all'interno della scatola del differenziale, riducendo così notevolmente il livello di rumorosità nel funzionamento del differenziale.

BREVE DESCRIZIONE DELLA TECNICA ANTERIORE

Meccanismi differenziali del tipo ad anello di ritenuta sono ben noti nella tecnica brevettuale anteriore, come evidenziato dai brevetti statunitensi n. 3.791.236, n. 4.424.725, n. 4.557.158,

n . 4.745.818 (ceduti tutti alla Richiedente della presente invenzione). In tali differenziali, al sor— passo di un albero di uscita rispetto all'altro, l'organo di innesto condotto associato con l'albero che ruota più velocemente è disinserito dall'organo conduttore centrale da mezzi a camma centrale, ed un anello di ritenuta associato è ruotato leggermente da una posizione inattiva ad una posizione operativa per mantenere disinserito l'organo di innesto condotto fino a quando la condizione di sorpasso non è terminata.

Anche se i differenziali noti funzionano generalmente in modo soddisfacente, si genera un rumore indesiderabile quando si passa dal modo di funzionamento condotta o inserito al modo di funzionamento disinserito con azione a camma.

La presente invenzione è stata sviluppata per realizzare un differenziale perfezionato del tipo ad anello di ritenuta avente caratteristiche ridotte di rumorosità.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Di conseguenza uno scopo primario della presente invenzione consiste nel realizzare un differenziale perfezionato del tipo ad anello di ritenuta di sor— passo in cui mezzi di spinta in impegno con una coppia di mezzi elastici spingono assialmente verso l'esterno una coppia di ingranaggi laterali.

Secondo uno scopo più specifico dell'invenzione, una coppia di organi anulari a blocco di spinta disposti concentricamente entro un organo a camma centrale sono in impegno con gruppi di rondelle Belleville a disco che spingono verso l'esterno una coppia di ingranaggi laterali allontanandoli contro una coppia di rondelle reggispinta rettificate nella scatola del differenziale e disposte alle estremità remote degli ingranaggi laterali.

Caricando gli ingranaggi laterali nella direzione assiale, si limita la libertà di movimento radiale degli ingranaggi laterali, riducendo così in misura significativa il rumore tra i denti normalmente previsto in questo tipo di differenziale a sorpasso quando si passa dalla condizione di inserimento alla condizione di disinserimento a camma (e viceversa). Inoltre l'usura dei denti è ridotta, aumentando così la vita complessiva del differenziale.

Breve descrizione dei disegni Altri scopi e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti dallo studio della descrizione seguente, considerata alla luce dei disegni annessi, nei quali :

la figura 1 rappresenta una vista in sezione del meccanismo differenziale secondo la presente invenzione ;

le figure 2 e 3 rappresentano viste in sezione longitudinale e di estremità, rispettivamente, di uno degli ingranaggi laterali illustrati nella figura 1;

la figura 4 rappresenta una vista di estremità di uno degli organi di innesto della figura 1, e la figura 5 rappresenta una vista in sezione lungo la linea 5-5 della figura 4;

la figura ó rappresenta una vista di estremità di uno degli anelli di ritenuta della figura 1, e la figura 7 rappresenta una vista in sezione lungo la linea 7-7 della figura 6;

le figure 8 e 9 rappresentano viste di estremità ed in sezione, rispettivamente, dell'organo a camma della figura 1;

la figura 10 rappresenta una vista dettagliata in sezione di uno dei denti di camma dell'organo a camma della figura 8;

la figura 11 rappresenta una vista di estremità dell'organo conduttore centrale della figura 1, e la figura 12 rappresenta una vista in sezione lungo la linea 12—12 della figura 11;

le figure 13 e 14 rappresentano viste di estremità ed in sezione, rispettivamente, di uno degli organi di ritenuta di molla della figura 1;

la figura 15 rappresenta una vista dettagliata in sezione del blocco di spinta e del mezzo di spinta a molle BelleviIle della figura 1;

la figura 18 rappresenta una vista di estremità di uno degli organi a blocco di spinta della figura 1, e la figura 17 rappresenta una vista in sezione lungo la linea 17-17 della figura 16;

la figura 18 rappresenta una vista in pianta di una delle rondelle Belleville, e la figura 19 rappresenta una vista in sezione lunga la linea 19-19 della figura 18;

le figure 20 e 21 rappresentano viste di estremità ed in sezione, rispettivamente, di una delle rondelle reggispinta della figura 1, e la figura 22 rappresenta una vista dettagliata in sezione lungo la linea 22-22 della figura 20; e

le figure 23 e 24 rappresentano viste frontale ed in elevazione laterale, rispettivamente, di uno dei mezzi ad anello di bloccaggio spaccato della figura 1.

Descrizione dettagliata Con riferimento dapprima più in particolare alla figura 1, il meccanismo differenziale secondo la presente invenzione comprende una scatola 2 in più parti che è azionata in rotazione entro la scatola ponte D dall'albero di trasmissione 4 del veicolo attraverso un rocchetto conduttore ò ed una corona dentata 8. La scatola comprende due sezioni 2a e 2b che sono imbullonate insieme mediante mezzi a bullone 10. Ad estremità opposte, la scatola comprende aperture opposte 12 e 14 per ricevere i semiassi condotti sinistro e destro 16 e 1B, rispettivamente, ed ingranaggi laterali 20 e 22 (figure 2 e 3) sono fissati mediante profili scanalati in modo non girevole sulle estremità adiacenti dei semiassi 16 e 1B, rispettivamente. Montati in modo scorrevole per un movimento assiale sugli ingranaggi laterali 20 e 22, vi sono organi di innesto 24 e 26 (figure 4 e 5) aventi denti di innesto 24a e 2òa che si impegnano con denti di innesto corrispondenti 2Ba (figure 11 e 12) sull'or— gano conduttore centrale 28. L'organo conduttore centrale 2B è collegato in modo non girevole con la scatola 2 per mezzo di sporgenze radiali 28b che sono trattenute tra le sezioni 2a e 2b della scatola 2. Gli organi di innesto sono normalmente spinti elasticamente l'uno verso l'altro su lati opposti dell'organo conduttore centrale 28 da molle in compressione 32 e 34, rispettivamente. Alle loro estremità remote, le molle 32 e 34 si impegnano con organi di ritenuta di molla 36 e 38, rispettivamente , che sono montati concentricamente sugli ingranaggi laterali in impegno di appoggio con porzioni a nervatura periferica 20b e 22b,rispettivamente, estendentisi circonferenzialmente sugli ingranaggi laterali.. I lati remoti delle porzioni a nervatura circonferenziale 20b e 22b degli ingranaggi laterali 20 e 22 si impegnano con rondelle reggispinta 40 e 42, rispettivamente, che sono imprigionate e supportate in modo non girevole dalla scatola 2.

Disposto concentricamente entro l'organo conduttore centrale 28 vi è un organo a camma anulare 46 che è calettato in modo da impedirne il movimento assiale rispetto all'organo conduttore centrale da una rondella di bloccaggio spaccata 4B. L'organo a camma 48 è provvisto a ciascuna estremità di denti di camma 4Ga. (figure 8-10) che si impegnano con denti di camma corrisponden ti 24b e 26b (figure 4 e 5) disposti sulle facce adiacenti degli organi di innesto 24 e 26, rispettivamente.

Come è noto nella tecnica, anelli elastici di ritenuta 50 e 52 sono previeti per mantenere temporaneamente un organo di innesto che ruota più velocemente in una condizione di disinserimento, come sarà descritto più in dettaglio nel seguito. Come illustrato nelle figure 6 e 7 , l'anello d ritenuta 52 é provvisto di una molteplicità di protuberanze di ritenuta distanziate circonferenzialmente 52a che si estendono assialmente verso le sporgenze centrali 46b (figura 8) disposte sulla periferia della camma centrale 46 , come è noto nella tecnica. L'anello di ritenuta 52 contiene una fenditura 52b che riceve la protuberanza interna 28c (figure 11 e 12), limitando così il valore dello spostamento angalare dell'anello di ritenuta rispetto all'organo conduttore centrale. L'anello di ritenuta 50 contiene una fenditura simile per ricevere la protuberanza interna 28c.

Con riferimento alle figure 13 e 14, ciascuno degli organi di ritenuta di molla 36 e 38 è provvisto sulla sua periferia interna di denti a profilo scanalato 36a, 3Ba che corrispondono generalmente con i denti a profilo scanalato esterno sull'estremità adiacente degli ingranaggi laterali 20 e 22, rispettivamente, permettendo cosi un montaggio assiale iniziale degli organi di ritenuta di molla sugli ingranaggi laterali associati, rispettivamente.

Con riferimento ora alla figura 15, secondo una particolarità caratterizzante della presente invenzione. una coppia di organi anulari a blocco di spinta 60 e 62 sono disposti in impegno contiguo concentricamente entro l'organo a camma centrale 46. La faccia adiacente degli organi a blocco di spinta 60 e 62 contiene scanalature di lubrificazione 64 e 66 estendentisi radialmente, e le facce remote dei blocchi di spinta sono in impegno con insiemi di rondelle a disco Belleville 70 e 72, rispettivamente. Le estremità remote degli insiemi di rondelle Belleville sono ricevute da porzioni a foro allargato 20b e 22b contenute nelle estremità adiacenti degli ingranaggi laterali 20 e 22, rispettivamente. Come illustrato nella figura 16, i blocchi di spinta sono collegati in modo non girevole con gli ingranaggi laterali associati per mezzo di coppie di sporgenze disposte diametralmente ed estendentisi radialmente verso l'esterno 60a e 62a che sono ricevute in coppie cor— rispondenti di fenditure disposte diametralmente ed estendentisi assialmente 80 ed 82 (figura 15) contenute nelle estremità adiacenti degli ingranaggi laterali 20 e 22, rispettivamente. La configurazione di ciascuna rondella Belleville 70a e 72a degli insiemi di rondelle 70 e 72 è illustrata nelle figure 18 e 19.

Con riferimento ora alle figure 20—22, le rondelle reggispinta 40 e 42 disposte alle estremità remote degli ingranaggi laterali 20 e 22 sono realizzate in acciaio temprato e comprendono porzioni a linguetta diametralmente opposte ed estendentisi radialmente verso l'esterno 40a e 42a che sono ricevute entro rientranze corrispondenti contenute nelle pareti adiacenti di estremità della camera della scatola, in modo da catturare ed impedire la rotazione delle rondelle reggispinta rispetto alla scatola 2. Come illustrato nella figura 20, la faccia della rondella reggispinta 40 adiacente alla porzione a nervatura 20b dell'ingranaggio laterale 20 contiene una scanalatura ellittica di lubrificazione 90. La rondella reggispinta 42 contiene una scanalatura ellittica di lubrificazione simile.

Con riferimento ora alle figure 23 e 24, allo scopo di trattenere gli organi a blocco di spinta 60 e 62 sugli ingranaggi laterali corrispondenti 20 e 22, rispettivamente , sono previsti anelli elastici spaccati di ritenuta 94 e 96 che sono inseriti a scatto entro scanalature di bloccaggio corrispondenti contenute nelle superfici periferiche esterne delle estremità adiacenti degli ingranaggi laterali (come illustrato ad esempio dalla scanalatura 98 nella figura 2) .

FUNZIONAMENTO

Si supponga che il meccanismo differenziale si trovi inizialmente in una condizione smontata, e che le sezioni di. scatola 2a e 2b siano sbullonate e separate l'una dall'altra. Dopo che la randella reggispinta 40 è montata in modo non girevole entro la camera della scatola, l'ingranaggio laterale 20 è introdotto, con l'elemento di ritenuta di molla 36 montato sull'ingranaggio laterale 20 in impegno con la porzione a nervatura 20b. La molla 32, l'organo di innesto 24 e l'anello di ritenuta 50 sono montati in posizione, e l'insieme di rondelle Belleville 70 ed .il blocco di spinta 60 sono trattenuti in posizione dall'anello elastico spaccato di ritenuta 94. L'organo conduttore centrale 28 e l'organo a camma 46 sono quindi posizionati in modo da comprimere leggermente la molla in compressione 32. Analogamente la sezione di scatola 2b con il gruppo comprendente la rondella reggispinta 42, l'ingranaggio laterale 22, l'elemento di ritenuta di molla 38, la molla 34, 1'organo di innesto 26 con l'anello di ritenuta 52 ed il blocco di spinta 62 e l'insieme di dischi di frizione 72 trattenuto dall'anello spaccato 96, sono disposti come illustrato nella figura i. Le viti 10 sono quin di strette per fissare insieme le sezioni della scatola. con il risultato che gli insiemi di molle Belleville 70 e 72 sono compressi assialmente spingendo gli ingranaggi laterali 20 e 22 in modo da allontanarli assialmente in impegno contiguo con le rondelle reggispinta 40 e 42, rispettivamente.

Durante condizioni di marcia normali, i semiassi 16 e 18 sono azionati alla stessa velocità dall'albero di trasmissione 4 attraverso il rocchetto 6, la corona dentata 8 , l'organo conduttore centrale 28, gli organi di innesto 24 e 26 e gli ingranaggi laterali 20 e 22.

Si supponga ora che il veicolo affronti una curva a sinistra, per cui la velocità angolare del semiasse di destra 18 supera quella del semiasse di sinistra 16. fi causa dei profili dei denti di camma cooperanti 46a dell'organo a camma centrale 46 e dei denti di innesto cooperanti 26b dell'organo di innesto di destra 26, l'organo di innesto è spostato verso destra contro la forza di richiamo della molla di spinta 34, liberando cosi i denti di innesto 26a dell'organo di innesta dai denti di innesto corrispondenti 2Ba dell'organo conduttore centrale 28. Il semiasse di destra 18 è ora libero di ruotare ad una velocità angolare superiore al semiasse di sinistra 16 durante la curva verso sinistra del veicolo. A causa della spinta di allontanamento verso l'esterno degli organi ad ingranaggio laterale prodotta dagli insiemi di rondelle Belleville, la vibrazione normalmente prevista in tali differenziali a sorpasso è ridotta,, per cui il livello di rumorosità è notevolmente ridotto. Il semiasse di destra è mantenuto in una condizione di disinserimento dall'anello di ritenuta 52 spostato angolarmente finché permane la condizione di sorpasso del semiasse. Quando la curva è terminata e i semiassi di uscita ruotano ancora generalmente alla stessa velocità angolare,l'organo 34 spinge la molla di innesto 26 verso sinistra verso la posizione di impegno rispetto all'organo conduttore centrale 28. Il meccanismo differenziale riprende quindi la sua condizione iniziale di marcia senza sorpasso .

Anche se è stata illustrata e descritta la forma di attuazione preferita dell'invenzione comprendente insiemi di rondelle Belleville che fungono da mezzi per spingere elasticamente gli ingranaggi laterali allontanandoli verso l'esterno in impegno con le rondelle reggispinta, è previsto di poter anche utilizzare altri mezzi di spinta elastica - come molle in compressione, molle in trazione, corpi elastici e simili.

Anche se, in accordo con le disposizioni delle leggi brevettuali, sono state illustrate e descritte la forma e le realizzazioni preferite dell'invenzione. sarà evidente per i tecnici del ramo che diverse varianti possono essere apportate senza allontanarsi dall'ambito dell'invenzione precedentemente descritta .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Meccanismo differenziale per azionare in rotazione uria coppie, di alberi di uscita allineati distanziati assialmente da un albero di ingresso condotto in rotazione, comprendente: (a) una scatola contenente una camera interna, in cui la scatola suddetta comprende una prima coppia di aperture opposte comunicanti con la camera suddetta per ricevere gli alberi di uscita suddetti, rispettivamente ; (b) una coppia di ingranaggi laterali allineati distanziati assialmente disposti entro la camera suddetta della scatola in posizione adiacente alla prima coppia suddetta di aperture per un collegamento non girevole con gli alberi di uscita suddetti, rispettivamente ; (c) un organo conduttore centrale anulare collegato rigidamente con la scatola suddetta sulla sua periferia esterna, in cui l'organo conduttore suddetto è disposto tra, e in relazione distanziata assialmente rispetto alle estremità adiacenti degli ingranaggi laterali suddetti; (dì mezzi di innesta che collegano normalmente l'organo conduttore centrale suddetto con gli ingranaggi laterali suddetti, rispettivamente;, in cui i mezzi di innesto suddetti comprendono una coppia,di organi di innesto anulari montati per uno spostamento assiale sugli ingranaggi laterali suddetti su lati opposti dell'organo conduttore centrale suddetto, in cui gli organi di innesto suddetti sono normalmente spinti elasticamente verso l'interno l'uno verso l'altro verso posizioni di inserimento rispetto agli organi conduttori centrali suddetti, in cui gli organi di innesta suddetti e l'organo conduttore centrale suddetto hanno denti di innesto che sono in impegno quando gli organi di innesto suddetti si trovano nelle posizioni di inserimento suddette; e (e) mezzi a camma azionabili quando un primo albero di uscita ruota più rapidamente dell'altro in una misura predeterminata per disinserire assialmente l'organo di innesto associato con l'albero che ruota più rapidamente dall'organo conduttore centrale suddetto: (f) mezzi ad anello di ritenuta per mantenere l'organo di innesto suddetto che ruota più rapidamente nella condizione di disinserimento finché l'albero di uscita associato con esso si trova nella condizione di sor— passo; (g) mezzi anulari a blocco di spinta disposti concentricamente entro i mezzi a camma suddetti tra gli ingranaggi laterali suddetti ; (h) una coppia di rondelle reggispinta anulari disposte tra gli ingranaggi laterali suddetti e la scatola suddetta, rispettivamen te; e (i) una coppia di mezzi elastici disposti tra i mezzi suddetti a blocco di spinta e gli ingranaggi laterali suddetti, rispettivamente, per spingere normalmente gli ingranaggi laterali suddetti allontanandoli assialmente verso un impegno continuo contiguo con le rondelle reggispinta suddette, rispettivamente.
2. Meccanismo differenziale secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi a blocco di spinta suddetti comprendono una coppia di blocchi di spinta anulari contigui disposti in posizioni allineate, le cui facce adiacenti contengono una molteplicità di scanalature di lubrificazione estendentisi radialmente.
3. Meccanismo differenziale secondo la rivendicazione 2. in cui ciascuno dei mezzi elastici suddetti comprende un insieme di molle a disco Bellevil'le.
4. Meccanismo differenziale secondo la rivendicazione 3, in cui le estremità adiacenti degli ingranaggi laterali suddetti contengono fori allargati che ricevono parzialmente le estremità adiacenti degli insiemi corrispondenti di molle a disco, rispettivamente .
5. Meccanismo differenziale secondo la rivendicazione 4, in cui ciascuna delle rondelle reggispinta suddette comprende mezzi a linguetta estendentisi radialmente verso l'esterno per mantenere la rondella reggispinta suddetta in posizione fissa non girevole rispetto alla scatola suddetta.
6. Meccanismo differenziale secondo la rivendicazione 5, in cui ciascuno degli ingranaggi laterali suddetti comprende una faccia anulare in impegno contiguo con la faccia adiacente della rondella reggispinta corrispondente, in cui la faccia adiacente suddetta di ciascuna rondella reggispinta contiene dette, rispettivamente. 9 Meccanismo differenziale secondo la rivendica— zione 9, in cui l'estremità scanalata di ciascun ingranaggio laterale contiene sulla sua periferia esterna una gola circonferenziale intermedia tra la sporgenza del blocco di spinta associato e l'estremità terminale dell'ingranaggio laterale suddetto: e in cui inoltre i mezzi di ritenuta suddetti comprendono anelli elastici spaccati di ritenuta montati nelle gole suddette per trattenere in esse le sporgenze suddette dei blocchi di spinta. una scanalatura ellittica di lubrificazione che permette una lubrificazione continua delle facce adiacenti degli ingranaggi laterali suddetti e delle rondelle reggispinta suddette.
7. Meccanismo differenziale secondo la rivendicazione 4, in cui la scatola, suddetta comprende una coppia di sezioni separabili contenenti le prime aperture suddette della scatola, rispettivamente, in modo da permettere l'accesso alla camera suddetta per il montaggio del meccanismo differenziale suddetto, e comprendente inoltre mezzi di ritenuta per mantenere insieme unitariamente ciascun ingranaggio laterale e il blocco di spinta associato e l'insieme associato di molle a disco Belleville.
8. Meccanismo differenziale secondo la rivendicazione 7, in cui le estremità adiacenti degli ingranaggi laterali suddetti contengono coppie di fenditure disposte diametralmente ed estendentisi longitudinalmente, ed in cui i blocchi di spinta suddetti contengono coppie disposte diametralmente di sporgenze periferiche che si estendono radialmente verso l'esterno entro le fenditure suddette, rispettivamente ; ed in cui inoltre i mezzi di ritenuta suddetti possano operare in modo da trattenere le sporgenze suddette dei blocchi di spinta nelle fenditure sud