SE527735C2 - Differentialspärr - Google Patents

Description

25 30 527 735 2 Den konventionella differentialen har ett funktionsmässigt problem. Detta problem uppstår når ett av hjulen på en driven axel har sämre ”fäste” än det andra och differentialen via den ingående axeln samtidigt tilldelas ett vridmoment som är mer än dubbelt så högt som det förstnämnda hjulet klarar av att förmedla till underlaget. Då börjar det hjulet att spinna och den konventionella differentialvâxelns låga inre friktion (höga verkningsgrad) medför att det andra hjulet, endast tilldelas lika mycket vridmoment som åtgår för att spinna runt hjulet med det sämsta fästet. Riktigt stort kan förstås detta problem bli när skillnaden mellan de båda drivhjulens fäste också är stort. Detta eftersom drivhjulet med det sämsta fästet tillsammans med differentialväxelns inre friktion sätter gränsen för hur högt vridmoment som kan uppnås även hos det andra drivhjulet, det här alldeles oavsett hur mycket potentiellt fäste det hjulet har. Detta problem är anledningen till att diverse differentialbromssystem har utvecklats. Alla dessa har en mer eller mindre försämrad verkningsgrad och ligger prestandamässigt någonstans mellan den konventionella differentialen och den fullständigt spärrade. (Det senare gäller dock inte system för ”active yaw control", d.v.s. anordningar för att medge fördelning av mer än hälften av vridmomentet till den utav två utgående axlar som roterar med högst varvtal. Föreliggande uppfinning relaterar inte direkt till sådana anordningar.) Den konventionella differentialen kan sägas utgöra ett ytterlighetsfall. Det motsatta ytterlighetsfallet utgörs då utav helt stelt sammankopplade drivaxlar.

D.v.s. att båda drivhjulen tvingas att alltid rotera med exakt samma hastighet, detta oavsett om fordonet kör rakt fram eller svänger. Dessa båda ytterligheter kan beskrivas på följande sätt. Om man börjar med den konventionella differentialen så kännetecknas den av att; 1. rotationshastigheten hos den ingående axeln, fördelas på ett godtyckligt sätt upp i rotationshastigheter hos två utgående axlar, med bivillkoret att de utgående axlarnas medelhastighet är lika med den ingående axelns 10 15 20 25 30 527 735 hastighet, vilket matematiskt kan skrivas som W in = ( W nu + W nu )/2 , samt att; 2. momentfördelningen i en ideellt förlustfri differential (helt utan inre friktion) sker så, att vridmomentet på de båda utgående axlarna år lika, varvid båda år hälften av den ingående axelns vridmoment, vilket matematiskt kan skrivas M ut_1= M .m2 = M ¿,,/2.

Om man istället tittar på den odifferentierade axelns arbetssätt (stelt sammankopplade drivaxlar) så kännetecknas den av att; 1. rotationshastigheten är lika hos alla tre axlama, 2. vridmomentsfördelningen sker godtyckligt alltefter respektive utgående axels motstånd, med bivillkoret att de båda utgående axlarnas sammanlagda moment är lika med ingående axelns moment, eller M 1,, = M m, 1 + M ut, 2.

Båda dessa ytterligheter, liksom även alla differentialbromssytem, reagerar på differenser i motståndet mellan deras respektive utgående axlar.

Skillnaden ligger i hur de reagerar. Av ovanstående beskrivning kan man förstå att den konventionella differentialen, på skillnader i motståndet mellan de utgående axlarna, reagerar genom att låta deras respektive rotationshastigheter differentieras i förhållande till nåmnda motstånd i sådan utsträckning att motståndet helt utlämnas. l verkligheten utlämnas det vid differentiering inte fullständigt eftersom man inte kan uppnå 100 % verkningsgrad. Däremot kan man göra verkningsgraden oändligt låg vilket är fallet med stelt sammankopplade drivaxlar. Av ovanstående beskrivning kan man förstå att oavsett hur stor skillnaden i motstånd mellan respektive utgående axel blir, så kan rotationshastigheten aldrig differentieras. Detta 10 15 20 25 30 527 735 4 innebär att vridmomentet, vilket ju är detsamma som motståndet, tillåts variera oändligt inom gränsen för vad däcken klarar av att förmedla. Denna fundamentala skillnad mellan båda nämnda ytterligheter beror ytterst på skillnaden mellan deras verkningsgrader om man betraktar även den låsta axeln som en växel. Som ligger alla typer av differentialbromssystem prestandamässigt någonstans mellan dessa båda och beroende på verkningsgraden kommer de att under olika förhållanden redan nämnts reagera på respektive axels motstånd mer eller mindre som den ena eller andra beskrivna ytterligheten.

Om man tänker sig en helt odriven axel på ett fordon d.v.s. en axel där båda hjulen frirullar så kan man lätt se att båda hjulen kommer att ha samma rotationshastighet så länge som fordonet körs rakt fram. Man kan också se att deras rotationshastighet i en kurva kommer att vara differentierad i förhållande till kurvans radie och axelns spàrvidd. Denna differentiering kan ses som den teoretiska differentieringen, men för att överhuvudtaget kunna omvandla ett vridmoment till en framätdrivande kraft har vi endast däckens kontakt mot vägbanan att tillgå. När en vridande kraft tillförs hjulen sker alltid en viss krypning i kontaktytan mellan däck och vägbana. Den grad av krypning (”sliprate") som uppstår, ökar när den vridande kraften ökar medan den minskar när friktionskoefficienten eller den på kontaktytan verkande normalkraften ökar. Denna ”sliprate" kan definieras som den procentuella skillnaden mellan däckets rullningsomkrets och verklig tillryggalagd sträcka.

Vid, i förhållande till det potentiella fästet, lågt vridmoment blir det låga "sliprates", om och när gränsen för hur mycket vridmoment drivhjulen kan förmedla till vägbanan närmar sig, blir dessa ”sliprates” betydande. Det finns dessutom alltid en övre gräns över vilken en ökad “sliprate" kommer att resultera i ett lägre motstånd och därmed en avtagande framdrivningskraft.

Beroende dels av däckets konstruktion men även av de yttre förutsättningama, så kan denna procentuella gräns variera något men den existerar alltid. 10 15 20 25 30 527 735 Med den konventionella differentialen tillåts respektive drivhjuls ”sliprate” att variera godtyckligt alltefter deras potentiella fäste och vridmomentet blir därmed alltid (både i kurvor och rakt fram) i princip jämnt fördelat. Kortfattat kan man således säga att den konventionella, eller om man så vill, den "obromsade" differentialen ballanserar framdrivningskraften mellan de båda utgående axlarna och i slutändan mellan de båda därtill kopplade drivhjulen.

Så länge båda däcken håller sig under ovan nämnda gräns är den konventionella differentialen av nämnda anledning i princip alltid att föredra.

Med stelt sammankopplade drivaxlar däremot, så år fördelningen mellan de enskilda drivhjulens ”sliprates” geometriskt bestämda. D.v.s. att så länge ett fordon kör rakt fram är båda drivhjulens ”sliprates” alltid lika, medan skillnaden mellan deras ”sliprates", i en kurva bestäms av kurvradien och den drivna axelns spårvidd. Därmed inte sagt att vridmomentet alltid blir jämnt fördelat vid körning rakt fram eftersom både väglag och marktryck (d.v.s. friktionskoefficient och normalkraft) kan variera mellan drivhjulen med påföljd att även vridmomentsfördelningen blir varierad. Nämnda faktum gör att man med stelt sammankopplade drivaxlar, till skillnad från med den obromsade differentialväxeln, under alla förutsättningar fullt ut kan utnyttja båda drivhjulens sammanlagda potentiella fäste för att ta sig fram (accelerera).

D.v.s. om ett drivhjuls fäste minskar tar det andra drivhjulet automatiskt över en större del av vridmomentet. Vid acceleration i kurvsituationer påtvingar dock den stela sammankopplingen innerhjulet en högre ”sliprate” än ytterhjulet, med påföljd att innerhjulet så länge som det har tillräckligt med fäste tilldelas ett högre vridmoment än ytterhjulet. Detta faktum leder ofta till ett kraftigt understyrande moment hos fordonet. Även om drivhjulen under kurvkörningen inte tilldelas något vridmoment från motom kommer innerhjulet att ge ett drivande vridmoment, detta vridmoment kommer via den stela sammankopplingen från ytterhjulet som samtidigt ger ett bromsande vridmoment. Nu lika hög ”sliprate” som innerhjulet fast i motsatt riktning.

(Hänvisande till den sista av ovan visade ekvationer så är det ena utgående momentet i detta exempel positivt medan det andra är negativt.) l snåva 10 15 20 25 30 527 735 6 svängar med bra fäste blir nämnda understyrande moment extremt höga, lika höga blir förstås även pàkänningarna på drivaxlar m.m.

Det finns sedan länge även automatiskt sjålvspärrande differentialer som ger samma förmåga att ta sig fram som med stelt sammankopplade axlar, men utan dess ovan nämnda förmåga att ge de utgående axlama vridmoment i varsin riktning. Exempel på sådana anordningar är "Detroit Locker”. ”No Spin" Weismann Locker m.fl.. Dessa innehåller ingen egentlig differentialväxel utan består istället av något som i praktiken kan kallas två stycken frihjulskopplingar, så anordnade att de utgående axlarna trots att de kan överföra vridmoment i båda riktningama aldrig kan göra det i olika riktningar var för sig. l praktiken innebär detta att de vid måttligt vridmoment från motorn i kurvsituationer ofta driver enbart på innerhjulet samtidigt som ytterhjulet frirullar. Så fort de båda utgående axlarna blir belastade i samma riktning så fungerar de dock exakt som den odifferentierade axeln.

Den konventionella differentialväxeln fyller sin egentliga funktion endast vid körning i kurvor, trots detta är det oftast i just kurvor som dess problem blir som tydligast. Nämnda problems orsak har att göra med den laterala viktförskjutning mot ytterhjulen som alltid inträffar vid köming i kurvor, medan dess verkan är ”innerhjulsspinn". Nämnda viktförskjutning medverkar till att öka de på ytterhjulen verkande normalkrafterna, samtidigt som de i motsvarande grad minskas på innerhjulen. I viss mån förvärras detta problem också av det faktum att man på många modernare fordon med individuell hjulupphängning optimerar hjulvinklama hos ytterhjulen till förmån för vägegenskaperna i stort. Detta sammantaget innebär att drivhjulens ”sliprates” vid körning i kurvor, även med den obromsade differentialen, nästan undantagslöst blir störst hos innerhjulen. Det här gäller framförallt vid höga vridmoment eller försämrat väglag. Samt vid forcerad körning, eftersom en stor del av däckens potentiella fäste då utnyttjas till att generera tvärkrafter vilket leder till att dess tillgängliga längskrafter minskas. Man kan alltså säga att; när båda drivhjulens ”sliprates” ökar, då ökar p.g.a. nämnda 10 15 20 25 30 527 735 7 viktförskjutning innerhjulets ”sliprate” mer än ytterhjulets dito. Den konventionella differentialen är ju som redan nämnts en "vridmomentsballanserare”. (lågt marktryck + hög sliprate = vridmoment = högt marktryck + låg sliprate) Det är helt enkelt så att det minskade marktrycket hos innerhjulet maste kompenseras av en högre "sliprate” för att åstadkomma samma vridmoment som det högre belastade ytterhjulet. Detta betyder att en del av den teoretiska differentieringen “äts upp” av innerhjulets relativt sett högre ”sliprate”. Däremot är det så att risken för innerhiulsspinn närmar sig först om och när differentieringen ändrar riktning. Nägon gäng under det skede när differentieringen byter riktning är vridmomentsfördelningen teoretiskt exakt ballanserad. (Det är ju den eventuella oballansen mellan de båda utgående axlarnas vridmoment som ger differentialen energi till att differentiera.) Detta momentana skede, när differentialen trots kurvan stär helt still p.g.a. fullständig ballans mellan de bäda utgående axlarnas motstånd, kan ses som en brytpunkt. (Exakt i brytpunktsögonblicket gör det ingen skillnad för fordonets uppträdande om det är utrustat med en konventionell obromsad differential, en fullständigt spärrad eller för den delen, vilken bromsad differential som helst. Vid brytpunktsögonblicket star nämligen alla differentialer helt still samtidigt som de ger en fullständigt ballanserad drivning.) Definitionen för nämnda brytpunkt är således: Motståndet hgs reæelgige utgående axel är exakt lika. Nämnda brytpunkt kan alltsa endast inträffa när ingen differentiering sker, eller annorlunda uttryckt, nämnda brytpunkt kan endast inträffa när skillnaden mellan de båda drivhjulens ”sliprates” är lika stor som den tidigare beskrivna teoretiska differentieringen. Detta innebär att den påträffas vid större skillnad mellan drlvhjulens "sliprates" ju snävare kurvradie man färdas genom. Det innebär också att den teoretiskt påträffas vid oändligt liten skillnad mellan drivhjulens ”sliprates” vid köming exakt rakt fram (eller vid oändligt stor kurvradie om man sä vill). Man kan även lite förenklat såga att den i kurvsituationer inträffar om och när skillnaden mellan drivhjulens sliprates helt har "ätit upp" den teoretiska differentieringen. 10 15 20 25 30 527 735 Ovanstående teoretiska resonemang och den däri beskrivna brytpunkten utgör bakgrund för föreliggande uppfinning och är således mycket viktiga för att fullt ut förstä föreliggande uppfinnings funktion.

Tidigare använda metoder att hämma enhjulsspinn bygger som redan nämnts oftast pä principen att, genom en differentialväxel med medvetet sänkt verkningsgrad ge en möjlighet att fördela mer än hälften av kraften till det ena eller andra drivhjulet. Det hävdas ofta att dessa differentialbromssystem alltid fördelar mer kraft till det drivhjul som har det bästa fästet. Ett sådant påstående är dock en sanning med modifikation.

D.v.s. att sä länge man kör rakt fram är det alldeles korrekt. Även i kurvor, om och när man har passerat tidigare nämnda brytpunkt, så är det korrekt.

Allt detta är dock korrekt (i än högre grad) även med stelt sammankopplade drivaxlarl Däremot, sä länge fordonet i en kurvsituation inte passerat nämnda brytpunkt, sä kommer innerhjulet att tilldelas mer än hälften av vridmomentet.

Detta eftersom det p.g.a. sin kortare färdväg genom kurvan kommer att ge ett högre motstånd och alltså inte alls nödvändigtvis därför att det har ett bättre fäste. Så för att uttrycka det mer korrekt sä är det sä att en sänkt verkningsgrad hos differentialväxeln, alltid ger mer än hälften av vridmomentet till det drivhjul som ger högst motstånd, detta alldeles oavsett anledningen till det högre motståndet. I praktiken innebär det dock att när ett fordon körs genom en kurva, sä kommer mer än hälften av vridmomentet att hamna hos innerhjulet så länge som det roterar långsammare än ytterhjulet.

Om den bromsade differentialen trots kurvan stär still sä är det lite svårare att direkt se pä vilken sida om tidigare nämnda brytpunkt fordonet befinner sig, men sä länge innerhiulet har en förmåga att omvandla mer än hälften av vridmomentet till en framàtdrívande kraft, sä kommer det också att göra det eftersom det nu har en högre "sliprate" än ytterhjulet. Först när fordonet verkligen passerat tidigare nämnda brytpunkt kommer ytterhjulet att tilldelas mer än hälften av vridmomentet eftersom innerhjulet helt enkelt inte längre har förmåga att bjuda lika högt motstånd, det senare gäller naturligtvis även 10 15 20 25 30 527 735 om differentieringen trots differentialbromsen börjar ske i ”fel” riktning. Allt detta sammantaget visar att i de fail då man aldrig överskrider innerhjulets förmåga att omvandla vridmomentet till en framåtdrivande kraft, så kommer det hjulet att ge mer drivning, med ett drivningsrelaterat understyrande moment som följd. Detta tillsammans med det faktum att även en bromsad differential kan differentiera i ”fel” riktning år anledningen till att man måste kompromissa mellan förmågan att tillåta normal differentiering vid köming i kurvor och förmågan att hämma enhjuisspinn.

Det finns en mängd olika varianter av bromsade differentialer. Aila har som nämnts, det gemensamt att de genom en medvetet sänkt verkningsgrad ger en förmåga att omfördela mer än hälften av vridmomentet till den ena eller andra utgående axeln. Hos de mer lyckade varianterna är verkningsgraden på ett eller annat sätt varierande. Detta för att på ett bättre sätt kunna tillgodose sitt dubbla syfte, d.v.s. att dels tillåta normal differentiering dels förhindra enhjulsspinn, det finns många olika sätt på vilka man kan åstadkomma detta. Den kanske viktigaste principiella skillnaden, mellan hur alla de olika varianterna som finns åstadkommer det hår, ligger i att hos vissa varianter sänks verkningsgraden mera ju större differentieringshastigheten är. Hos andra är verkningsgraden huvudsakligen beroende av det förmedlade vridmomentet, d.v.s. verkningsgraden sjunker med ökat överfört vridmoment.

Den förstnämnda av dessa två principer kan sägas utnyttja det faktum att den relativa hastighetsskillnaden vid normal differentiering i kurvor oftast år ganska liten, medan hastighetsskillnaden vid enhjulsspinn kan vara betydligt större. Nackdelen med diffbromsar som arbetar efter den här principen är dock att även om de kan vara olika hårt ställda så tillåter de alltid ett visst mått av enhjuisspinn. En annan nackdel är att omfördelningen av inte blir lika ögonblicklig som den blir hos de vrldmomentskänsliga varianterna. vridmomentet 10 15 20 25 30 527 755 10 De vridmomentskänsliga diffbromsama utnyttjar istället främst det överförda vridmomentet för att sänka verkningsgraden. Tanken bakom denna princip kan sågas vara att de ska bromsa differentieringen hårdare ju högre belastningen blir, eftersom risken att något av drivhjulen inte klarar av att förmedla vridmomentet dä ofta är större. Det största problemet med denna princip visar sig dock om ett av de båda drivhjulen har betydligt sämre fäste än det andra. Dä kan det nämligen vara svårt att bygga upp ett tillräckligt högt vridmoment för att sänka verkningsgraden tillräckligt mycket för at hämma oönskad differentiering. Ett sätt att komma runt detta problem är att bygga in en "iörspänning" i systemet, för att pä detta sätt inte ens vid riktigt låga vridmoment ha en ”för” hög verkningsgrad. Detta blir dock ytterligare en kompromiss att väga in i designen.

Hos vissa differentialbromssystem är den försämrade verkningsgraden inbyggd i kuggdesignen i själva växeln (t.ex. TorSen-diffar). Hos andra är den ett resultat av en sammanbyggnad av en konventionell differentialväxel med en friktionshöjande tillsats (t.ex. lamelldiffar och viscodiffar). Hos den senare kategorin finns möjligheten att göra verkningsgraden utifrån reglerbar. En sådan reglering kan även skötas med hjälp av någon form av styrprogram för att på sä sätt fä differentialen att fungera sä optimalt som möjligt vid alla olika driftsbetingelser.

Det finns också varianter av spärrande differentialer i form av en konventionell differentialväxel i kombination med någon forrn av spärrmekanism precis som i föreliggande uppfinning. Några exempel på detta är följande patent tillhörande vidstäende företag, Eaton Corporation US6551209 (B2), NTN Corporation US6702708 (B2). Ett annat exempel är en vridmomentsberoende bomsande differentialväxel kombinerad med en spärrmekanism, Tractech Inc. US6309321 (B1). Skillnaden mellan nämnda exempel och föreliggande uppfinning ligger främst i den senares reglering av spärrmekanismens funktion och den därav erhållna övergripande funktionen. 10 15 20 25 30 527 735 11 Tidigare nämnda kompromiss består som redan nämnts av en strävan efter en förmåga att omfördela framdrivningskraft till det hjul som har det båsta fästet. Dock, vid kurvkörning, helst utan allt för stora problem med understyrande moment så länge som ”innerhjulet” har tillräckligt med fäste för att ta hand om det tillförda vridmomentet. D.v.s. under de tillfällen då någon differentialbromsverkan överhuvudtaget inte behövs.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Syftet med uppfinningen är att fördela vridmomentet, (pà ett ur kördynamiskt perspektiv sä optimalt sätt som möjligt,) med hänsyn till sàvàl de enskilda däckens förmåga att överföra nämnda vridmoment till framdrivningskraft som till nämnda framdrivningskrafts inverkan på fordonets ”yaw attitude" (drivningsrelaterade över- respektive understyrande moment). Syftet är också att åstadkomma det ovan nämnda utan onödiga energiiörluster och därtill kopplat slitage i differentialen.

Syftet uppnås i enlighet med uppfinningen genom en anordning innefattande en differentialväxel och en självlåsande spärrmekanism arrangerad mellan tvà av nämnda differentialväxels tre axlar, nämnda anordning kännetecknas av att nämnda spärrmekanisms funktion via en styrsignal är ställbar mellan fyra distinkta driftslägen, vilka kan särskiljas genom att; nämnda spärrmekanism inte hindras från att agera vid differentiering i någon av differentialens båda differentieringsriktningar så att eventuell differentiering automatiskt spärras oavsett i vilken riktning den sker, nämnda spärrmekanism hindras fràn att agera vid differentiering i den ena riktningen så att differentieringen inte spärras l nämnda ena riktningen; 10 15 20 25 30 527 735 12 nämnda spärrmekanism hindras frän att agera vid differentiering i den (i förhållande till nämnda ena riktningen) motsatta riktningen sä att differentieringen inte spärras i nämnda motsatta riktningen; nämnda spärrmekanism hindras frän att agera oavsett differentieringsriktning sä att eventuell differentiering inte spärras oavsett i vilken riktning den sker.

Dä tidigare känd teknik later det tillförda vridmomentet eller den aktuella hastighetsskillnaden avgöra vilken verkningsgrad differentialväxeln fär, utnyttjar uppfinningen istället den tidigare beskrivna brytpunkten som den gräns vid vilken verkningsgraden obemärkt regleras mellan högsta möjliga och oändligt làg. Detta för att pä bästa sätt fördela framdrivningskraften mellan drivhjulen pà respektive sida om fordonet En differentialanordning som reagerar pä nämnda brytpunkt genom att under densamma vara öppen för differentiering och över densamma vara fullständigt läst, löser fullständigt den konventionella differentialens största problem, nämligen innerhjulsspinn i kurvsituationer. Detta gör den dessutom helt utan avigsidor i form av understyrande moment. Istället ger den i kurvsituationer en i stort sett ballanserad drivning sä länge som bäda drivhjulen klarar av att överföra sin del av det tillförda vridmomentet till en framätdrivande kraft. Först om och när innerhjulet verkligen närmar sig gränsen för hur mycket vridmoment det kan omvandla till framätdrivande kraft, sä spärras differentieringen med påföljd att ytterhjulet med sitt bättre fäste tilldelas mer än hälften av vridmomentet, naturligtvis dä ätföljt utav ett visst överstyrande moment. Även vid körning rakt fram löser en sädan differentialanordning effektivt den konventionella differentialens problem genom att direkt spärra eventuell påbörjad differentiering. Utöver det ovan nämnda ger en sådan differentialanordning heller inga onödiga inre förluster, vilket indirekt ger mindre värmeutveckling och slitage och därmed även möjlighet till underhàllsfrihet och làng livslängd. 10 15 20 25 30 527 735 13 FIGURBESKRIVNING: Föreliggande uppfinning och dess funktion kommer att lättare kunna förstäs genom att studera de vidhängande figurerna, där: FIG. 1 är en vy över differentialhuset med dess båda delar samt pinjongaxeln; FIG. 2 är en vy över differentialväxelns sidohjul (solhjul) och planethjul, inklusive den med det ena sidohjulet integrerade cylindriska rullbanan, nämnda solhjul och planethjul utgör tillsammans med detaljema i FIG. 1 själva differentialväxeln (25); FIG. 3 är ett axiellt snitt genom differentialhuset pà dess bredaste del, föreliggande snitt visar också kamprofilen, rullbanan, de cylindriska rullama och rullhällaren samt tvà stycken fiäderbleck, nämnda delar utgör tillsammans spärrmekanismen (35); FIG. 4 är en vy över denna differentialväxel med dess spärrmekanism sedd I axiell riktning, utan differentialhusets ena gavel (12b) monterad; FIG. 5 är ett partiellt snitt av spärrmekanismen i icke spärrat läge; FIG. 6 är ett partiellt snitt där nämnda spärrmekanism är spärrad I ena riktningen; FIG. 7 är ett partiellt snitt där nämnda spärrmekanism är spärrad i andra riktningen; FIG. 8 är en alternativ spärrmekanism (35) enligt patentkrav 6 i icke spärrat läge; FIG. 9 är en alternativ spärrmekanism (35) enligt patentkrav 7 i icke spärrat läge; FIG. 10 är ett partiellt snitt av föreliggande uppfinning enligt den första utföringsformen; FIG. 11 är ett partiellt snitt av föreliggande uppfinning enligt den första utföringsformen; FIG. 12 är en perspektiwy över rullhällaren och difierentialhusets ena gavel enligt den första utföringsformen; FIG. 13 är ett snitt av föreliggande uppfinning, inklusive delar av det mekaniska signalsystemet enligt den andra utföringsforrnen; 10 15 20 25 30 527 755 14 FIG. 14 är en perspektivvy över rullhållaren och delar av det mekaniska signalsystemet enligt den andra utföringsformen; FIG. 15 är en vy över föreliggande uppfinning enligt den andra utföringsformen; FIG. 16 är en vy motsvarande den i FIG. 15 men roterad 90 grader kring sin egen axel; FIG. 17 är ett partiellt snitt av föreliggande uppfinnings signalsystem enligt den andra utföringsformen; FIG. 18 är ett partiellt snitt av föreliggande uppfinnings signalsystem enligt den andra utföringsforrnen.

FIG. 19 är ett axiellt snitt genom differentialhuset i en differentialväxel (25) enligt en ytterligare utföringsform; FIG. 20 är ett radiellt snitt av samma dlfferentialväxel som i FIG. 19; FIG. 21 är en perspektivvy över rullhàllare mm. enligt samma utföringsform som i FIG. 19 och 20; FIG. 22 till 25 är ett antal stiliserade avbildningar av föreliggande uppfinning, avsedda att åskådliggöra exempel på momentfördelning vid spärrat läge hos fyra olika utföringsformer av densamma, siffrorna i figurema representerar procent av totalt tillfört moment, i avbildningarna till vänster är momentet högst i den vänstra utgående axeln medan det i avbildningarna till höger är högst i den högra; FIG. 22 spärrmekanismen arrangerad mellan den ingående axeln och en av de representerar den föredragna utföringsformen, d.v.s. utgående axlarna; FIG. 23 representerar en utföringsform där spärrmekanismen är placerad direkt mellan de båda utgående axlarna; FIG. 24 representerar en utföringsform med två stycken spärrmekanismer som läser synkront; FIG. 25 representerar en utföringsform med två stycken spärrmekanismer men där endast en låser åt gången. 10 15 20 25 30 527 735 15 Samma referenssiftror motsvarar samma detaljer i flera figurer. Trots att figurerna föreställer den aktuella uppfinningen, är de inte nödvändigtvis skalenliga. Vissa detaljer kan vara överdrivna för att bättre illustrera och förklara den aktuella uppfinningen.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER: Det nedan beskrivna utförandet av denna uppfinning skall inte ses som fullständigt eller begränsa uppfinningen till den precisa form som anges i den följande detaljerade beskrivningen av uppfinningen. Utan skall istället ses som vägledande för att andra, kunniga på omrâdet, ska kunna utnyttja dess förtjänsten FIG. 1-18 visar i detalj de föredragna utföringsformerna, vilka består av en ingående axel i form av ett differentialhus 12 bestående av två delar 12a och 12b vilka tillsammans bildar en i huvudsak rotationssymetrisk kropp med en inre kavitet 13. Husets 12 yttre yta inkluderar en fläns 14 för att på konventionellt sätt tillåta montering av ett kronhjul eller motsvarande (ej visat). Huset 12 inkluderar också på konventionellt sätt ihåliga axeltappar i båda ändar 16, 18. Dessa axeltappars yttre och inre cylindriska ytor är båda koncentriska med differentialhusets 12 rotationsaxel 9. l den inre kaviteten 13 inryms ett antal planethjul 28 och två stycken utgående axlar i form av två stycken sidohjul 20, 22. De utgående axlarna/sidohjulen 20, 22 är koncentriskt arrangerade i förhållande till differentialhuset 12 och dess rotationsaxel 9. Planethjulen 28 är monterade på en pinjongaxel 29 vars axelriktning är förskjuten 90 grader i förhållande till husets rotationsaxel 9,.

Pinjongaxeln 29 är fixerad i huset 12 så att planethjulen 28 roterar med huset 12 runt dess rotationsaxel 9. Planethjulen 28 är i sig fria att rotera kring pinjongaxeln 29, liksom sidohjulen 20, 22 i sig år fria att rotera kring husets rotationsaxel 9. Sidohjulen 20, 22 som är i kuggingrepp med planethjulen 28 tvingas att rotera med differentialhuset 12 på så sätt att deras momentana medelvanrtal alltid är lika med differentialhusets 12 varvtal. Sidohjulen har invändiga splines vilka är i ingrepp med motsvarande splines 21,23 på de båda drivaxlarna 24, 26. 10 15 20 25 30 527 735 16 Utöver ovan nämnda i differentialsammanhang konventionella delar är ena sidan av differentialhusets 12 inre kavitet 13 konfigurerad med en kamprofil 32. Kamprofilen 32 är koncentrisk med differentialhusets rotationsaxel 9, Vidare innehåller denna uppfinning en cylindrisk rullbana 30, nämnda rullbana är även den koncentrisk med husets rotationsaxel 9 och en integrerad del av det ena sidohjulet 20. Runt rullbanans 30 periferi, mellan densamma och kamprofilen 32 finns ett antal cylindriska rullar 31. Flullarnas 31 antal överensstämmer med antalet kamdalar 32a och antalet kamtoppar 32b. Det radiella avståndet mellan kamtopparna 32b och rullbanans30 periferi är mindre än rullarnas 31 diameter. Mellanrummet mellan rullbanan 30 och kamprofilen 32 inhyser förutom rullarna 31 även en cylindrisk rullhällare 33. Rullhàllaren 33 har ett antal genomgående kaviteter 33a, nämnda kaviteter är i antal överensstämmande med antalet rullar 31 och i delning överensstämmande med kamprofilens 32 delning. Mellan rullhällaren 33 och rullbanan 30 finns tvà stycken fiäderbleck 34. Fjàderblecken 34 hålls fixerade i förhållande till rullhällaren 33 med hjälp av tvà stycken kaviteter 33b, och är sä konfigurerade att de ger en friktion mot rullbanan 30. Nämnda friktion medför att rullhällaren 33 vill beskriva en roterande rörelse kring husets rotationsaxel 9 vid en påbörjad differentiering, om denna roterande rörelse tilläts att ske, medför den att rullarna 31 av kamramperna 320 tvingas in emot rullbanan 30. (Flullarna ligger normalt vid drift p.g.a. centrifugalkraften an mot kamprofilen.) Om rullarna 31 när rullbanan 30 kommer friktionen som dä uppstär i kontaktytorna mellan kamrampema 32c, rullarna 31 och rullbanan 30 att sträva efter att kila in rullarna 31 mellan kamprofil 32 och rullbana 30, med päföljd att differentieringen spärras. För att inte all differentiering ska spärras i samma ögonblick som den initieras, sä mäste rullhàllaren 33 tvingas att trots nämnda friktion stanna kvar i ett läge där rullhällarens genomgående kaviteter 33a och de däri fixerade rullama 31stär i ett läge mitt för kamdalarna 32a. 10 15 20 25 30 527 735 17 l en utföringsform av denna uppfinning åstadkoms det senare dels genom två kaviteter 33c i rullhållaren 33 samt dels genom tvà par piggar 36a,38a vilka är i rotationshänseende, i förhållande till differentialhusets rotationsaxel 9, fast fixerade till differentalhusets ena gavel 12b. Nämnda par av piggar 36a,38a är axiellt rörliga i förhållande till differentialhuset 12 och parvis fast fixerade till två stycken ringformiga element i magnetiskt ledande material 36,38 vilka med hjälp av ett antal skruvar 36b,38b och ett antal fjädrar 36c,38c hålls i fjädrande anliggning mot differentialhusets ena gavel 12b.

Nämnda ringformiga element 36,38 har olika stora diametrar och är bàda koncentriskt anordnade i förhållande till differentialhusets rotationsaxel 9. När båda nämnda ringforrniga element 36,38 är i sina respektive återfjädrande lägen, sticker båda nämnda par av piggar ut ur differentialhusets ena gavel 12b och in i rullhållarens nämnda kaviteter 33c så att rullhållaren 33 blir i det närmaste rotationsmâssigt låst i förhållande till differentialhuset 12 i ett läge där spärrmekanismens 35 rullar 31 befinner sig mitt för kamprofilens kamdalar 32a. För att spärrmekanismen 35 ska kunna låsa i ena eller andra riktningen sitter i det stationära transmissionshuset 60, i omedelbar närhet till varsin av ovan nämnda ringformiga element 36,38, tvà stycken ringfonniga elektromagnetiska spolar 40,42. Om en av nämnda spolar, exempelvis 40, slàs till exciteras motsvarande ringformiga element 36 och den magnetiska kraften övervinner det aktuella ringformiga elementets återfjädringskraft med påföljd att nämnda element förflyttas till sitt andra ändläge. l detta läge är rullhållaren fri att beskriva en i förhållande till kamprofllen 32 roterande rörelse i den ena riktningen, så att spärrmekanismen 35 tilläts spärra eventuell differentiering i nämnda ena riktningen. På liknande sätt kan även den andra eller båda de elektromagnetiska spolama aktiveras för att reglera spärrmekanismens 35 funktion i respektive riktning. l en annan utföringsform av denna uppfinning är rullhållaren 33 sammankopplad med differentialhuset 12 via två stycken länkar 37. Länkarna har tre stycken, i vinkel konfigurerade, pivotpunkter 37a,b,c vardera, varav de första 37a är sammankopplade med rullhållaren 33 via dess kaviteter 33b. 10 15 20 25 30 527 735 18 Pivotpunkterna 37b är fixerade till differentialhuset 12, medan punkterna 37c är sammankopplade med tvä stycken linjårstänger 39a. Länkamas 37 uppgift är att överföra rullhàllarens 33 eventuella, i förhållande till differentialhuset 12, roterande rörelse till en linjär dito, parallell med differentialhusets rotationsaxel 9. Linjärstängerna 39a år i sin tur sammankopplade med glidhylsan 39 som är fixerad till differentialhuset 12, sä att den kan röra sig i axiell led men inte rotera i förhållande till differentialhuset 12. Glidhylsan 39 överför via sitt cirkulära spàr 39b eventuella linjära rörelser till linjärgaffeln 41.

Linjärgaffeln 41 har en fläns 41b pä vilken tvä glidklackar 41c finns anbringade. Glidklackarna 41c är de enda delama pä linjärgaffeln 41 som vidrör glidhylsan 39. Linjärgaffeln 41 roterar inte med differentialhuset 12 och glidhylsan 39 utan är fixerad mellan glidhylsan 39 och linjäraxeln 43.

Linjäraxeln 43 är lagrad i det stationära transmissionshuset 60 sà att den kan röra sig i axiell led, längs den tänkta axeln 43b, parallellt med differentialhusets rotationsaxel 9. Pâ linjäraxeln 43 finns ett fast monterat vinkelanslag 45. Pà ömse sidor om vinkelanslaget 45 finns två stycken elektromagneter 47, 49, vars jämkärnor 47a, 49a, via de tvá fjädrarna 47b, 49b är mekaniskt äterfjädrande. l àterfjädrat läge när jârnkämorna 47a, 49a precis fram till vinkelanslaget 45 i centrerat läge. Återfjädringskraften hos järnkärnorna 47a, 49a är större än den kraft som vid differentiering, via linjäraxeln 43, verkar pà vinkelanslaget 45. Om bàda elektromagneterna 47, 49 är i frànslaget läge ger fjädrama 47b, 49b den passiva signal som gör differentialen fri att differentiera i endera riktningen. Om den ena elektromagneten 47 eller 49 är tillslagen är differentialen fri att differentiera i ena riktningen medan spärrmekanismen âr beredd att spärra eventuell differentiering i den motsatta. Om bàda elektromagneterna 47, 49 är tillslagna är spärrmekanismen beredd att spärra all eventuell differentiering.

Om en elektromagnet slàs av när spärrmekanismen är läst kan fjäderkraften, (under förutsättning att den är hög nog och/eller att spärrmekanismens 35 làskraft är läg nog), läsa upp spärrmekanismen 35. 10 15 20 25 30 527 735 19 Differentialen enligt denna uppfinning består av en differentialväxel som är sammanbyggd med en ställbar spärrmekanism. Nämnda stållbarhet syftar till att den genom en enkel mekanisk signal kan ställas i fyra olika driftslågen.

Spärrmekanismen är grunden både självlâsande och självupplåsande, d.v.s. att den har förmåga att självmant lasa en begynnande differentiering. Den har också förmåga att låsa upp sig själv om differentieringen skulle börja ske i den motsatta riktningen. Av detta kan man dessutom i se att spärrmekanismen också är vad man skulle kunna kalla för riktningskänslig. D.v.s. att den endast kan vara låst i en riktning åt gången.

Dessa egenskaper ger differentialen enligt denna uppfinning möjlighet att vara; potentiellt làsande för differentiering oavsett riktning; helt öppen för differentiering oavsett riktning; öppen för differentiering endast i den ena riktningen och slutligen öppen för differentiering endast i den andra riktningen. För att avgöra vilket driftslâge som i varje ögonblick är det lämpligaste kan den t.ex. kompletteras av en elektronisk styrenhet. Denna styrenhet kan inhämta data från ABS-systemets givare för individuella hjulhastigheter, rattlågesgivare, accelerationssensorer, yaw-rate sensor, trottellägesgivare m.fl. Genom spärrmekanismens riktningskånslighet kan den, vid lämpligt driftsläge, i kurvsituationer självmant hitta och reagera på den, under "teknikens ståndpunkt", beskrivna brytpunkten. Fleagerar gör den genom att under nämnda brytpunkt vara öppen, och över densamma vara spärrad. Eftersom det i brytpunktsögonblicket inte sker någon differentiering och vridmomentsfördelningen är fullständigt ballanserad mellan de båda utgående axlarna, kommer spärrmekanismens eventuella låsning/upplåsning inte att märkas av föraren.

Spärrmekanismen enligt den föredragna utföringsformen består av en med det roterbara ihåliga dlfferentialhuset integrerad invändig kamprofil, en med det ena solhjulet integrerad utvändig cylindrisk, med kamprofilen koncentrisk, rullbana och däremellan liggande cylindriska rullar. Avståndet mellan kamprofilens toppar och den cylindriska rullbanan är mindre ån rullamas diameter. För att inte rullama okontrollerat ska låsa enheten, hålls dessa isär 10 15 20 25 30 527 735 20 i delning överensstämmande med kamprofilens dito, av en rullhällare.

Ftullhållaren är även den koncentrisk med kamprofilen. Denna rullhållare är i rotationshänseende rörlig i förhållande till diflerentialhuset och ligger med en lätt friktion an mot den cylindriska rulibanan. Rullbanan som är integrerad med ett av differentialens båda solhjul, roterar vid differentiering i förhållande till differentialhuset. Ovan nämnda friktion medför att rullhållaren, vid differentiering, tenderar att följa denna, i förhållande till differentialhuset, roterande rörelse. Ftullhållarens rörelse är dock på grund av kamprofilen och de i dess ”kamluckor” placerade rullarna, begränsad till en eller ett par graders rotation. Exakt hur stor denna rörelse blir beror, när den inte ytterligare hämmas av ovan nämnda mekaniska signal, på storleken på det spel som finns mellan rullbana, rullar och ”kamdalafï Om rullhàllaren tillsammans med de cylindriska rullarna tillåts göra denna, mot differentialhuset relativa, roterande rörelse kommer rullama att, av kamprofilen, tvingas in mot den cylindriska rulibanan. Friktionen som, när rullarna når rullbanan, uppstår mellan rullbanan, de cylindriska rullarna och kamprofilen strävar efter att kila in rullarna mellan rullbana och kamprofil, med påföljd att hela enheten spärras. Nämnda mekaniska signals uppgift är att tillåta eller inte tillåta rullhàllaren att utföra nämnda, mot differentialhuset relativa, roterande rörelse i ena eller andra riktningen, i förhållande till ett neutralläge. Detta neutralläge kännetecknas av att nämnda rullar inte når att överbrygga det radiella avståndet mellan nämnda kamprofil och nämnda rullbana. Eftersom denna spärrmekanism är ”riktningskänslig” eller som tidigare nämnts både självläsande och sjàlvuppläsande, så kan den genom nämnda mekaniska signal fås att tillåta differentiering i ena eller andra riktningen, men fullstädigt spärra differentiering i den motsatta. Genom att ändra signalen kan spärrmekanismen även fås att antingen tillåta fri differentiering i båda riktningarna, eller att spärra all differentiering oavsett riktning. Även i det sistnämnda läget är spärrfunktionen riktningskänslig. Vad som menas med detta är att när enheten är spärrad, är den alltid bara spärrad i den aktuella riktningen och alltså alltid fri att låsa upp sig själv om differentialen skulle börja differentiera i den andra riktningen. Sedan är det 10 15 20 25 30 527 735 21 beroende av signalen ifall spärrmekanismen ska tillåta differentieringen i den nya riktningen att fä fortsätta eller om den ska spärra pä nytt. Ifall signalen medför att den spärras på nytt, sker denna upplåsning och låsning i den andra riktningen inom ett par graders differentieringsrörelse. Och även om enheten för all praktisk betydelse verkar vara låst under hela detta skede så har den faktiskt låst upp och låst på nytt i den nya riktningen.

Det är som redan nämnts aldrig signalen själv som spärrar enheten. istället utnyttjar spärrmekanismen, med hjälp av friktionen mellan rullbana och rullhållare, differentieringsenergin, d.v.s. oballansen mellan de båda utgående axlarnas vridmoment, till att självmant initiera spärrfunktionen. Även efter det att spârrmekanismen har läst utnyttjas denna energi, nu genom statisk friktion mellan kamprotil, rullar och rullbana. Hur stor denna energi är, beror pä den differens i vridmoment som i varje enskilt ögonblick råder mellan de båda utgående axlar som år kopplade till differentialen.

Denna differens beror i sin tur på den skillnad i motstånd som råder i kontaktytan mellan vägbana och respektive däck. Med andra ord är det denna skillnad i motstånd som i varje ögonblick avgör hur hårt spärrmekanismen är låst. Vid stor differens mellan de båda drivhjulens motstånd är spårrmekanismen hårt läst, vid mindre differens är läsningen lättare. Om differensen fullständigt utjämnas och motståndet hos det drivhjul som tidigare gav högst motstånd till och med tenderar att bli lägre än hos det andra drivhjulet, så läser spärrmekanismen självmant upp sig. Då är det återigen beroende av signalen, om denna differens mellan drivhjulens motstånd ska utnyttjas till att endast driva differentialen och på sä sätt bli praktiskt taget helt utjämnad, eller om den ska utnyttjas till att återigen spärra differentieringen och pä så sätt tillåtas att bli precis så stor som de båda drivhjulens momentana motstånd medger.

Som tidigare nämnts är det aldrig den mekaniska signalen som läser spärrmekanismen, däremot kan det förekomma tillfällen då spärrmekanismen måste låsas upp på kommando ifrån styrenheten. Om differentialen t.ex. 10 15 20 25 30 527 735 22 skulle vara last när fordonet just ska börja svänga, och dessutom råkar vara last för differentiering ljust den riktning som styrlogiken vill tillåta, sa maste den lasas upp. Detta kan göras pa tva principiellt olika sätt, antingen direkt genom den mekaniska signal som vanligtvis utnyttjas för att eventuellt hindra spärrmekanismen att lasa. D.v.s. att utnyttja den mekaniska signalen till att tvinga rullhallaren mot ovan nämnda neutrallâge. Trots att det bara gar at en bråkdel av den kraft som haller enheten last. för att pa nämnda sätt lasa upp densamma, sa maste den mekaniska signalen, (för att säkerställa upplåsning under alla förhållanden), ända göras betydligt starkare, ifall man vill utnyttja den till att lasa upp en redan last spärrmekanism, ån om den bara ska förhindra lasning. Dessutom maste signalen i detta fall utformas pa ett satt sa att den kan ge rullhallaren en, liten men dock, roterande rörelse. (Ett alternativ är naturligtvis att använda en separat upplasningssignal för att pa nämnda sätt tvinga rullhallaren till sitt neutralläge.) Nämnda principiellt annorlunda sätt att utifrân lasa upp en redan last spârrmekanism gar ut pa att indirekt utnyttja mekanismens ovan beskrivna förmaga att lasa upp sig själv.

Detta kan åstadkommas genom att medvetet manipulera differensen mellan de bada utgaende axlarnas motstand (vridmoment). Denna manipulering kan göras genom att bromsa en av de utgaende axlama via dess fardbroms.

D.v.s. bromsa det drivhjul som styrlogiken ser som blivande ytterhjul. Denna bromsimpuls som kan vara mycket kortvarig kan enkelt lösas med befintlig teknik sasom (ASFl) d.v.s. system där man utnyttjar ABS-systemets sensorer, pump och solenoidventiler för att hämma "enhjulsspinn". Om detta sätt att utnyttja spârrmekanismens sjålvupplasande förmaga används, sa behöver den mekaniska signalens verkställande organ inte nödvändigtvis kunna överföra en rörelse till rullhallaren, utan den kan utformas för att endast tillata eller inte tillata rullhallarens egen rörelse. Om denna uppfinning utnyttjas i fordon utrustade med ASFl- respektive ESP-system (elektroniskt stabilitetsprogram), sa kan och bör dessutom dessa system programmeras att samarbeta med styrlogiken som styr denna uppfinnings funktion. 10 15 20 25 30 527 735 23 Tidigare nämnda mekaniska signal utgörs av någon form av verkställande organ. Detta/dessa verkställande organ överför tidigare nämnda elektroniska styrlogiks beslut till relevant mekanisk rörelse för att på så sätt reglera spärrmekanismens mekaniska funktion, d.v.s. tillåta eller inte tillåta tidigare nämnda rullhållare att beskriva en, i förhållande till nämnda differentialhus, roterande rörelse. Eftersom differentialväxeln som sådan kan differentiera i två olika riktningar och den mekaniska signalen har två möjliga lägen (tillåta/inte tillåta spärrmekanismen att agera) i respektive differentieringsriktning så ger detta som redan nämnts fyra möjliga driftslägen. Ett sätt att enkelt överföra styrlogikens beslut till mekanisk rörelse som ger kontroll över dessa fyra driftslägen är att, som i de föredragna utföringsformerna, använda två stycken verkställande organ med två signallägen vardera.

Förenklat kan man säga att man uppnår uppfinningens syfte genom att spärrmekanismen vid körning rakt fram automatiskt spärrar eventuell påbörjad differentiering, (detta eftersom denna differentiering inte fyller någon egentlig funktion). Vid köming i kurvor medges däremot fri differentiering men endast så länge som den sker i den teoretiskt ”rätta” riktningen. Eventuell påbörjad differentiering i ”fel” riktning spärras automatiskt av spärrmekanismen (eftersom differentieringen då har spelat ut sin roll). Ur vridmomentsfördelningsperspektiv kan man beskriva det ovanstående på följande sätt. Vid köming rakt fram tilldelar uppfinningen vid lämpligt signalläge automatiskt respektive drivhjul allt mellan 0-100% av det tillförda vridmomentet, alltefter deras respektive fäste. Vid körning i kurvor tilldelar uppfinningen vid lämpligt signallâge automatiskt innerhjulet allt mellan ~50- 0% av vridmomentet beroende på dess fäste, medan ytterhjulet samtidigt tilldelas resten, d.v.s. allt mellan ~50-100% av vridmomentet.

På grund av att spärrmekanismen som sådan, om den inte hindras, självmant låser redan efter en eller annan grads differentiering och eftersom den konventionella differentialen inte ger några driftsmässiga nackdelar så 10 15 20 25 30 527 755 24 länge som inget av drivhjulen spinner, så kan spärrmekanismens ”opåverkade” grundläge mycket väl vara att tillåta differentiering i båda riktningama. Förutom att styrsystemet på detta sätt slipper gripa in och låsa upp spärrmekanismen helt i onödan i många fall, så undviks framförallt problem med läsande differential ifall styrsystemet skulle fallera. eller om man t.ex. rullar ett fordon helt utan kraftförsörjning. För att åstadkomma detta kan man som i de föredragna utföringsforrnerna bygga in någon form av passiv signal som förhindrar rullhållaren att trots tidigare nämnda friktion mot rullbanan göra en roterande rörelse vid påbörjad differentiering. Denna passiva signal kan som visats åstadkommas genom att man till den mekaniska signalen använder två stycken monostabila verkställande organ och arrangerar deras respektive mekaniskt återfjädrande lägen så att de hindrar spärrmekanismen att låsa i respektive differentieringsriktning. Med den mekaniska signalen arrangerad på detta sätt måste styrsystemet ge en aktiv signal för att ställa det ena eller andra eller båda av nämnda verkställande organ i sitt/sina påverkade läge/n för att spärrmekanismen ska kunna låsa. Att observera är dock att det ändå aldrig är den mekaniska signalen som låser enheten, utan som tidigare nämnts, bara att den vid påverkat läge tillåter spärrmekanismen att låsa sig själv.

Styrlogikens primära uppgift är att utifrån inkommande data ”klassificera” den momentana körsituationen och utifrån denna "klassificering" välja det, för varje ögonblick, lämpligaste av fyra nämnda driftslägen. Nämnda klassificering handlar först och främst om att ”dra gränsen” mellan ”rakt fram", och respektive "svängläge” d.v.s. “högersväng” och ”vänstersväng”. En sådan gränsdragning kan verka självklar men när det gäller föreliggande upptinnings funktion så är det så att den, till skillnad mot tidigare kända differentialbromssystem, fungerar bättre och bättre ju mer uttalad kurvsituation det handlar om, detta har att göra med dess ”antingen/eller- funktion” (d.v.s. öppen eller fullständigt läst) tillsammans med dess förmåga att reagera på tidigare beskrivna brytpunkt. Om den däremot direkt skulle regleras att tillåta helt fri differentiering i den ena riktningen så fort man 10 15 20 25 30 527 735 25 awiker det minsta lilla ifrán ”rakt fram" sä skulle dock föreliggande uppfinning i just dessa fall teoretiskt missa att lösa den konventionella differentialens problem i nägot mindre än hälften av eventuellt förekommande fall. Eftersom en helt odifferentierad axel däremot löser alla eventuella problem med "enhjulsspinn" sä länge det handlar om i närheten av ”rakt fram", sä kan nämnda ”rakt framläge” göras mer eller mindre ”brett” för att pä detta sätt undvika eventuellt ”enhjulsspinn. (Detta är anledningen till att nämnda klassificering inte är sä självklar som det först kan tyckas.) Dessutom kan, spärrmekanismen förutom att läsa sig själv direkt vid en eventuell påbörjad differentiering, med fördel vara öppen för differentiering i sitt opåverkade grundläge, som tidigare beskrivits. Om det senare utförandet används, sä blir styrlogikens uppgift i detta läge att bevaka främst de individuella hjulhastighetema (men ocksä trottelläge mm.) för att avgöra ifall något av drivhjulen riskerar att tappa fästet. Först om sä bedöms vara fallet ställs spärrmekanismen i potentiellt läsande läge, varpá den är beredd att spärra sig själv direkt. Detta senast beskrivna scenario kan ocksä ses som en fjärde körsituation ("rakt fram med risk för hjulspinn“). Pâ detta sätt har vi fätt fyra potentiella körsituationer att pä lämpligaste sätt paras ihop med nämnda fyra driftslägen. Genom att läta differentialen vara öppen för differentiering i sitt opåverkade läge kan de flesta ”kurvingängai” ske pä exakt samma sätt som med en konventionell obromsad differential. Om nämnda awikelse frán exakt rakt fram sker ät exempelvis höger sä ställs dock spärrmekanismen direkt i ett läge där den högra utgäende axein inte kan övervarva differentialhuset, eftersom en sådan differentiering under inga omständigheter är önskvärd. Nu behöver styrlogiken endast bevaka ifall den teoretiska differentieringen överskrids mer än ett vad logiken vill tillåta, awikelser i den andra riktningen sköts automatiskt av mekaniken. Man kan med andra ord säga att gränsdragningen mellan ”rakt fram" och respektive ”svängläge” är mer eller mindre "överlappande”. Den riktiga gränsdragningen handlar således om, när det ska bli fräga om ett "rent" svängläge, d.v.s. när logiken inte längre ska gripa in ifall en differentiering i ”rätt” riktning blir för stor. Om fordonet exempelvis kör ganska fort genom en relativt snäv högersväng pä en 10 15 20 25 30 527 735 26 landsväg och styrlogiken klassificerar det som en ren ”högersväng” så innebär detta att det vänstra drivhjulet får rotera med högre varvtal än det högra, det innebär i princip att differentieringen till och med kan överskrida den teoretiska differentieringen, även om det, p.g.a. tidigare nämnda viktförskjutning, blir mindre och mindre sannolikt (annat än mycket momentant exempelvis p.g.a. ojämnheter i vägbanan) ju snävare kurvradie eller ju högre hastighet ett fordon har genom nämnda kurvradie. Om den högra utgående axelns rotatlonshastighet däremot vid acceleration skulle överskrida differentialhusets och därmed även den vänstra utgående axelns rotatlonshastighet så spärras differentieringen omedelbart automatiskt. Den vänstra utgående axeln är dock alltid fri att åter börja rotera med högre hastighet än differentialhuset så länge som tidigare nämnda klassificeringen kvarstår. Om differentieringen trots allt skulle överstiga den teoretiska differentieringen så bör styrsystemet av körsäkerhetsskäl inte ge några ytterligare signaler för att få differentialen att spärra, utan snarare, ifall fordonet är utrustat med "traction-control", eventuellt låta det minska det totala tillförda vridmomentet för att undvika risken att ytterhjulet börjar spinna.

(Detta framförallt eftersom hjulen i kurvsituationer utöver uppgiften att överföra motorns vridmoment till framdrivningskraft också har till uppgift att ge den lateralkraft som krävs för att uppväga den på fordonet verkande centrifugalkraften.) Hela detta resonemang gäller dock främst när fordonet är uppe i fart. Vid start eller i riktigt låga hastigheter och försämrat väglag respektive vid riktig "off-road” körning kan styrsystemet mycket väl låta differentialen läsa om differentieringen skulle överstiga den teoretiska i en betydande utsträckning. l detta fall blir det dock fråga om en något mer abrupt låsning eftersom det vid låsningstillfället redan sker en viss differentiering. Det finns förstås även en möjlighet att via ett eventuellt ASR- system läta färdbromsen ge ett extra motstånd hos ytterhjulet för att på så sätt undvika att det börjar spinna. För det senare talar även det faktum att ytterhjulets relativt sett lägre fäste förmodligen bara är momentant och att i det ögonblick dess fäste ökar igen, kommer innerhjulet vid spärrad differential fortsätta mer än hälften av att tvingas leverera 10 15 20 25 30 527 735 27 framdrivningskraften och precis som när det gäller den helt odifferentierade axeln, att detta understyrande moment består även om axeln inte längre skulle tilldelas något vridmoment från motom. Detta exempel belyser även, det för denna uppfinning viktiga faktum, att det finns två teoretiskt olika skäl till en vridmomentsmässig obalans mellan de båda utgående axlarna, nämligen dels den skillnad i förmåga att omvandla ett från motorn levererat vridmoment till en framdrivande kraft som kan råda mellan respektive hjul och som vi obetänkligt kan utnyttja spärrmekanismen till att ta hand om och dels den geometriskt betingade obalansen som kan ge respektive utgående axel vridmoment i varsin riktning och som vi egentligen alltid bör låta differentialen utjämna efter bästa förmåga. Problemet som exemplet också belyser är att det vid "ytterhjulsspinn" alltid börjar med en kombination av de båda ovan nämnda skålen och att om och när det skäl som vi eventuellt vill spärra för försvinner finns det andra kvar, vilket betyder att spärrmekanismen på ett eller annat sätt bör tvingas att låsa upp, åtminstone om kurvradien är tillräckligt liten eller om den till och med skulle råka vara minskande. Även om hela detta resonemang endast skall ses som en mycket förenklad grund till en styrlogik till denna uppfinning så kan man av ovanstående se att ovan nämnda överlappning bör göras varierande så att den är mera påtaglig vid exempelvis lägre hastigheter och/eller försämrat väglag. Beroende på hur många sensorer som matar styrsystemet med data, så kan logiken göras mer eller mindre avancerad när det gäller att bedöma förarens intentioner, rådande väglag mm. l slutändan kan man alltså med hjälp av styrlogiken finjustera denna uppfinnings inverkan på fordonets ”dynamik” allt efter tycke och smak. En liten men viktig detalj att observera är att styrsystemet när backväxeln ligger i måste ”spegelvända” de utgående signalerna till de verkställande organen för att spårrmekanismen ska fungera som tänkt.

YTrERLIGARE uTFöFuNGsFoRMER Det ovan i detalj beskrivna utförandet av denna uppfinning år ett sätt att åstadkomma den likaledes ovan beskrivna eftersträvade funktionen. Det konstruktionsmässiga utförandet för att nå nämnda eftersträvade funktion 10 15 20 25 30 527 735 28 kan dock på flera punkter awika från det närmare beskrivna. T.ex. kan själva spärrmekanismen se annorlunda ut och i princip utgöras av vilken typ av självläsande och sjålvupplåsande spårrmekanism som helst som kan spärra sig själv oavsett belastningsriktning. Med självlåsande och sjâlvupplåsande menas i detta fall att den med hjälp av friktion utnyttjar differentieringsenergin till att automatiskt aktivera spärrmekanismen samt att den utnyttjar samma energi till att generera det låsningstryck som krävs för att fullständigt spärra fortsatt differentiering i den påbörjade riktningen, så länge som nämnda differentieringsenergi (d.v.s. obalans) kvarstår. l Fig. 8 och Fig. 9 visas två altemativa spärrmekanismer 35. I likhet med den ovan i detalj beskrivna spärrmekanismen har bäda dessa spärrmekanismer två stycken, till varsin av differentialvâxelns tre axlar, fast fixerade delar 30232* samt ett antal rörliga "spärrelement" 31 * vilka har till uppgift att åstadkomma den “kilverkan” mellan nämnda fast fixerade delar som spärrar fortsatt differentiering i den påbörjade riktningen. (beteckningen * används för att göra hänvisningen bredare pä sä sätt att exempelvis 31* kan betyda både 31 och/eller 31x och/eller 31z) Utöver nämnda rörliga ”spärrelement” 31* har de ocksà ett rörligt ”kontrollelement” 33*. Nämnda rörliga kontrollelement har ett antal funktioner, dessa är dels att hålla ordning pä nämnda spårrelement, dels att med hjälp av friktion utnyttja differentieringsenergin till att initiera spärrfunktionen. Utöver nämnda funktioner har den ocksà till uppgift att ge kontroll över spärrmekanismens funktion, detta àstadkoms genom att via en signal kontrollera dess rörelsemån i ena eller andra riktningen, på detta sätt kontrolleras spärrmekanismens agerande och därigenom kontrolleras ocksâ hela differentialanordnlngens funktion.

När det gäller spärrmekanismens placering så mäste inte heller den nödvändigtvis vara enligt det ovan beskrivna för att ge den eftersträvade funktionen. Eftersom diiferentialens samtliga tre axlar roterar relativt varandra vid differentiering kan spärrmekanismen placeras mellan vilka som helst av nämnda tre axlar. Om spärmingen t.ex. skulle ske direkt mellan de båda utgående axlarna, sä skulle vridmomentet som spärrmekanismen blir 10 15 20 25 30 527 755 29 belastad med vara lika med skillnaden i vridmoment mellan de utgående axlama. (Se Fig. 23) Vid spänning mellan den ingående och en av de utgående axlarna, som i beskrivningen ovan, blir däremot belastningen dubbelt så stor vid en given obalans mellan de utgående axlama. (Detta beror på att relativrotationen mellan den ingående axeln och de båda utgående axlarna vid en given differentieringshastighet är hälften så hög som den är direkt mellan de båda utgående axlarna.) Utöver nämnda nackdel så ger denna ”asymmetriska" spärrplacering dessutom en högre belastning hos själva differentialväxeln vid spärrat läge i den ena riktningen och en lägre belastning vid spärrat läge i den andra riktningen. (Se Fig. 22) Dessa teoretiska nackdelar torde dock uppvägas av praktiska fördelar när det gäller placering och utrymme för spärrmekanismen och även för åtkomlighet för nämnda styrsignal. Når det gäller utrymmet så gäller ovan nämnda påstående framförallt vid den valigaste (och tillverkningsmässigt billigaste) typen av differentialväxlar, d.v.s. den närmare beskrivna varianten med koniska kugghjul, och något mindre exempelvis vid den typ av differentialväxel som ofta används till limited-slipdifferentialer av "visco-" typ.

D.v.s. differentialvåxlar där den ena utgående axeln består av ett cylindriskt kugghjul och den andra av en "planetbärare". Ett exempel på en sådan differential med spärrmekanismen placerad direkt mellan de båda utgående axlarna visas i Fig.19 och 20. l denna utföringsform av föreliggande uppfinning består själva differentialväxeln av en ingående axel i forrn av ett differentialhus 12x. Detta differentialhus 12x skiljer sig ifrån det tidigare beskrivna differentialhuset 12 genom att det, istället för att överföra vridmomentet till de utgående axlarna 20,22 via pinjongaxeln 29 och de koniska planethjulen 28, utnyttjar en integrerad invändig kuggkrans 27 till att överföra nämnda vridmoment via ett antal planethjulspar 28b och 28c (ej visade i Fig. 20) till de båda utgående axlarna, bestående av dels ett cylindriskt kugghjul 20x och dels en "planetbärare" 22x. När det gäller åtkomlighet för nämnda styrsignal så måste signalsystemet, i detta såväl som i det tidigare i detalj beskrivna utförandet, ha någon del i rotationshånseende i förhållande till varsin av fast fixerad en av ovan nämnda, till 10 15 20 25 30 527 755 30 differentialväxelns tre axlar fast fixerade delar 30*,32*. Eftersom det i detta fall blir fråga om en av de utgående axlarna som ju båda är omslutna av den (vid drift roterande) ingående axeln, så kan den rörliga "kontrolldelen“ (i detta fallet 332) exempelvis utformas med en integrerad styraxel 33d som passerar genom en ihålig drivaxel, för att på så sätt ge en möjlighet till reglering av nämnda ”kontrolldel" utifrån såsom visas i Fig. 20 och 21. (Fteferenssiffroma 36,38,40,42,33c representerar delar med exakt samma funktion som beskrivs i den föredragna utföringsfomten även om de här har fått en annan placering.) (I föreliggande exempel används en spärrmekanism enligt Fig. 9 men samma grundläggande funktion kan fås även med exempelvis spärrmekanismer enligt Fig. 3-7 eller Fig. 8.) Ytterligare ett sätt att kringgå ovan nämnda teoretiska nackdel skulle kunna vara att använda två spârrmekanismer, en mellan var och en av de båda utgående axlarna samt den ingående axeln. Ett sådant utförande torde dock bli tillverkningsmässigt dyrare, dels p.g.a. flera ingående komponenter, dels p.g.a. snäva tillverkningstoleranser för att säkerställa synkron låsning och därmed jämn fördelning av låsningstryck. (Se Fig. 24) Ännu ett sätt att undvika en ökad maxbelastning hos själva differentialvåxeln men inte hos spärrmekanismen är att på ovan beskrivna sätt använda två spärrmekanismer men endast låta en låsa åt gången och då endast spärrmekanismen vid den utgående axel där största motståndet finns. (Se Hg. 25) I de används två stycken elektromagnetiska organ för att kontrollera spärrmekanismens funktion. Det skall ses som underförstått att denna uppgift kan skötas av andra typer av verkställande organ, likaväl som att denna uppgift kan skötas genom ovan beskrivna utföringsforrnerna exempelvis någon form av kulisstyrning och ett enda verkställande organ med fler ”signallägen".

Grundläggande för att kunna åstadkomma den ovan beskrivna funktionen är dock att spärrmekanismen/erna måste kunna regleras att tillåta eller inte tillåta spårrning separat för respektive rotationsriktning.

Claims (5)

10 15 20 25 30 527 735 31 PATENTKRAV:

1. Anordning för att fördela framdrivningskraften mellan drivhjul på respektive sida av en motordrivet fordon, innefattande en differentialväxel (25) och en självlåsande spärrmekanism (35) arrangerad mellan två av nämnda differentialväxels tre axlar (12*,20*,22*), k ä n n et e c k n a d av, att nämnda spärrmekanisms funktion, via en styrsignal, är ställbar mellan fyra distinkta driftslägen, vilka kan särskiljas genom att; nämnda spärrmekanism inte hindras fràn att agera vid differentiering i någon av differentialens båda differentieringsriktningar så att eventuell differentiering automatiskt spärras oavsett i vilken riktning den sker; nämnda spärrmekanism hindras från att agera vid differentiering i den ena riktningen så att differentieringen inte spärras i nämnda ena riktningen; nämnda spärrmekanism hindras från att agera vid differentiering i den (i förhållande till nämnda ena riktningen) motsatta riktningen så att differentieringen inte spärras i nämnda motsatta riktningen; nämnda spärrmekanism hindras från att agera vid differentiering oavsett differentieringsriktning så att eventuell differentiering inte spärras oavsett i vilken riktning den sker.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda spärrmekanism (35) är arrangerad mellan differentialväxelns ingående axel (12*) och en av nämnda våxels utgående axlar (20',22')

3. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda spärrmekanism (35) är arrangerad mellan differentialens båda utgående axlar (20*.22*). 10 15 20 25 30 527 735 32

4. Anordning för att fördela framdrivningskraften mellan drivhjul på respektive sida av ett motordrivet fordon, innefattande en differentialväxel (25) och två stycken självlåsande spärrmekanismer (35) arrangerade mellan dels den ingående axeln (12*) och dels respektive utgående axel (20*,22*), k ä n n e t e c k n a d av, att nämnda spärrmekanismers (35) respektive funktion, via varsin styrsignal, är ställbar på ett sådant sätt att nämnda anordning får fyra distinkta driftslägen vilka kan särskiljas genom att; nämnda spärrmekanismer hindras från att agera vid differentiering oavsett differentieringsriktning så att eventuell differentiering inte spärras oavsett i vilken riktning den sker, åtminstone en av nämnda spärrmekanismer inte hindras från att agera vid differentiering i den ena riktningen så att differentieringen spärras i nämnda ena riktningen; åtminstone en av nämnda spärrmekanismer inte hindras från att agera vid differentiering i den (i förhållande till nämnda ena riktningen) motsatta riktningen så att differentieringen spärras i nämnda motsatta riktningen; åtminstone en av nämnda spärrmekanismer inte hindras från att agera vid differentiering oavsett differentieringsriktning, så att eventuell differentiering spärras oavsett i vilken riktning den sker.

5. Anordning enligt något/några av patentkrav 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda självlåsande spärrmekanismler (35) består av en invändig kamprofil (32), en med nämnda kamprofil konoentrisk utvändig cylindrisk mllbana (30), däremellan placerade cylindriska mllar (31), en rullhållare (33) arrangerad att hålla nämnda rullar i delning överensstämmande med nämnda kamprofils dito, nämnda rullhàllare ligger med lätt friktion an mot nämnda cylindriska rullbana 10 15 20 25 30 527 735 33 och gör på så sätt spärrmekanismen självlåsande, en reglerbar styrsignal med någon del i rotationshänseende, i förhållande till rotationsaxeln (9), fast fixerad i förhållande till nämnda kamprofil, nämnda reglerbara styrsignal är så anordnad att den kan fås att separat för respektive rotationsriktning, antingen tillàta eller inte tillåta nämnda rullhållare att beskriva en i förhållande till nämnda kamprofil roterande rörelse. . Anordning enligt något/några av patentkrav 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda spärrmekanism/er (35) består av en invändig cyllndrisk bana (32x), en med nämnda bana koncentrisk utvändig cylindrisk bana (30x), däremellan placerade låselement (31x), en till den ena cylindriska banan fast fixerad kontrolldel (34x) arrangerad att hålla nämnda låselement (31x) i en specificerad delning, en i förhållande till nämnda cylindriska banor (30x,32x) rörlig kontrolldel (33x), nämnda rörliga kontrolldel är arrangerad att hälla nämnda låselement i delning överensstämmande med nämnda fasta kontrolldels specificerade delning, nämnda rörliga kontrolldel ligger med lätt friktion an mot den andra cylindriska banan och gör på så sätt spärrmekanismen självläsande, en reglerbar styrsignal med någon del i rotationshänseende, i förhållande till rotationsaxeln (9), fast fixerad i förhållande till nämnda fast fixerade kontrolldel, nämnda reglerbara styrsignal är så anordnad att den kan fås att, separat för respektive rotationsriktning, antingen tillåta eller inte tillàta nämnda rörliga kontrolldel att beskriva en, i förhållande till nämnda fast fixerade kontrolldel, roterande rörelse. . Anordning enligt något/några av patentkrav 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda spärrmekanismler (35) består av en utvändig kamprofil (322), en med nämnda kamprofil koncentrisk invändig cylindrlsk rullbana (302), däremellan placerade cylindriska rullar (312), en rullhållare (33z) arrangerad att hålla nämnda rullar i delning överensstämmande med nämnda kamprcfils dito, nämnda rullhållare ligger med lätt friktion an mot nämnda cylindriska rullbana och gör på 10 15 20 25 30 527 755 34 så sätt spärrmekanismen självlàsande, en reglerbar styrsignal med någon del i rotationshänseende, i förhållande till rotationsaxeln (9), fast fixerad i förhållande till nämnda kamprofil, nämnda reglerbara styrsignal är så anordnad att den kan fås att, separat för respektive rotationsriktning, antingen tillåta eller inte tillåta nämnda rullhållare att beskriva en, i förhållande till nämnda kamprotil, roterande rörelse.