Diferencial bloqueable para un vehículo automóvil, que tiene un eje motriz y un par de ejes de salida dispuestos de forma alineada que comprende:

a) un cuerpo envolvente de forma general cilíndrica (104) adaptado para su impulsión por el eje motriz (18) alrededor de un eje longitudinal de rotación, conteniendo dicho cuerpo envolvente una cámara central (105) e incluyendo un par de primeras partes de pared extrema opuestas (104a) que contienen un par de primeras aberturas (107) alineadas con dicho eje longitudinal y en comunicación con dicha cámara; b) un pasador transversal (144) que se extiende diametralmente a través de dicha cámara, perpendicularmente a dicho eje longitudinal, teniendo dicho pasador un par de zonas extremas montadas en un par de segundas aberturas alineadas (143) contenidas en un par de segundas partes laterales opuestas de dicho cuerpo envolvente, respectivamente; c) un par de engranajes laterales tubulares (154; 156) montados con capacidad de rotación en dichas primeras aberturas del cuerpo envolvente en lados opuestos de dicho pasador transversal, respectivamente, estando ranurados interiormente dichos engranajes laterales para conexión sin rotación con los extremos adyacentes de los ejes de salida, respectivamente; d) un par de elementos de embrague anulares dispuestos coaxialmente y separados axialmente (146; 148) dispuestos concéntricamente alrededor de dichos engranajes laterales en lados opuestos de dicho pasador transversal, respectivamente, conteniendo los extremos alejados de dichos elementos de embrague orificios opuestos (147; 149), respectivamente, y conteniendo las caras adyacentes de dichos elementos de embrague ranuras de leva (150) que se extienden diametralmente en oposición, recibiendo dicho pasador transversal, incluyendo dichos elementos de embrague elementos de bloqueo (178; 180) que conectan dichos elementos de embrague para un desplazamiento angular relativo limitado; e) un par de conjuntos de fricción anulares (164; 166) dispuestos dentro de dichos orificios opuestos concéntricamente alrededor de dichos engranajes laterales, respectivamente, incluyendo cada uno de dichos conjuntos de fricción una serie de placas anulares de fricción y reacción alternadas, estando dichas placas de fricción ranuradas interiormente para su desplazamiento axial sin rotación con respecto a ranurados externos del engranaje lateral asociado, estando ranuradas exteriormente dichas placas de reacción para desplazamiento axial sin rotación con respecto a ranuras internas contenidas en la superficie del orificio opuesto del elemento de embrague asociado, pudiendo funcionar cada uno de dichos medios de conjuntos de fricción entre una situación sin compresión en la que dichas placas de fricción y de reacción tienen capacidad de giro libre una con respecto a la otra, y una situación de compresión axial en el que dichas placas de fricción y de reacción se encuentran en contacto cara a cara sin rotación, para conectar el elemento de embrague para rotación con el engranaje lateral asociado; y f) dichas ranuras de leva de los elementos de embrague tienen una configuración tal que, cuando uno de dichos ejes de salida gira a mayor velocidad que el otro en una proporción determinada, el engranaje asociado al lado de mayor velocidad y elemento de embrague son desplazados angularmente con respecto a dicho pasador transversal, provocando de esta manera que los medios de conjunto de fricción a mayor velocidad asociados sean accionados desde su estado comprimido normal a su estado no comprimido, de manera que el eje de mayor velocidad es dispuesto en un estado desconectado de giro libre; caracterizado porque el diferencial bloqueable comprende además: g) medios de resorte que obligan normalmente a dichos medios de conjuntos de fricción hacia su situación de compresión, incluyendo dichos medios de resorte, medios de disco anular de resorte (170; 171) montados dentro de dichos orificios opuestos de manera concéntrica alrededor de dichos engranajes laterales; estando normalmente comprimido cada uno de dichos conjuntos de fricción entre la pared de fondo (147a) del orificio opuesto del elemento de embrague y un saliente anular correspondiente (104b) de la superficie adyacente de la primera pared extrema asociada del cuerpo envolvente concéntricamente alrededor de la primera abertura de la pared contenida en la misma; y h) un elemento anular (104c) dispuesto sobre la cara extrema de cada uno de dichos salientes anulares en oposición a dichos conjuntos de fricción asociados

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Un diferencial bloqueable comprende un par de elementos de embrague anulares, alineados, separados axialmente, que son normalmente obligados uno hacia el otro por un disco de resorte y un conjunto de fricción hacia un pasador transversal que está dispuesto diametralmente a través de la cámara central de un cuerpo cilíndrico impulsado por el eje motriz de un vehículo, impulsando de este modo un par de engranajes laterales y los ejes de salida acoplados a los mismos por medio de estriados. El pasador transversal se extiende dentro de ranuras de leva operativas contenidas en las caras adyacentes de los elementos de embrague, de manera tal que cuando la velocidad de rotación de un eje de salida supera la del otro en una magnitud predeterminada, el conjunto de fricción del eje más rápido funciona pasando a estado no comprimido, desacoplando, por lo tanto, el eje de salida de mayor velocidad con respecto al eje motriz. Los medios de disco de resorte pueden estar constituidos por resortes anulares ondulados o resortes elásticos de disco.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Del documento US 2007/026992 se conoce un diferencial bloqueable para un automóvil tal como se define en la parte pre-caracterizante de la reivindicación 1.

Además, tal como se demuestra por las patentes U.S. anteriores de Schou Nº 4.498.355, Zentmyer Nº 5.413.015, Dissett Nº 5.715.733 y Valente Nº 5.836.220, entre otras, es conocido en la técnica anterior objeto de patentes, el dar a conocer diferenciales bloqueables para vehículos que funcionan desacoplando con respecto a un eje motriz, un eje de salida arrastrado que supera la velocidad de otro eje de salida en una velocidad de rotación predeterminada. Además, en las patentes de la técnica anterior de Valente Nº 5.727.430 y Dissett y otros Nº 6.588.194, se ha propuesto incluir en estos dispositivos de diferenciales bloqueables, conjuntos de fricción compresibles axialmente para conectar y desconectar los elementos de embrague anular del diferencial con respecto a los engranajes laterales que están acoplados por estriados a los ejes de salida, respectivamente.

En estas disposiciones conocidas de la técnica anterior, a efectos de conseguir el funcionamiento deseado de diferencial, es convencional utilizar una serie de resortes de compresión para obligar a separarse los elementos de embrague con respecto a un pasador transversal dispuesto entre los mismos. Normalmente, unos primeros extremos de los resortes de los embragues están montados en primeros orificios dispuestos circunferencialmente, contenidos en la cara frontal de un elemento de embrague, de manera que los segundos extremos de los resortes o se extienden dentro de los correspondientes segundos orificios contenidos en la cara del otro elemento de embrague

o bien en acoplamiento con pasadores que se extienden dentro de estos segundos orificios.

Se han realizado diferentes intentos para mejorar el funcionamiento del diferencial reduciendo el contragolpe. Además, se han realizado esfuerzos continuados para reducir los costes de los componentes del diferencial y para simplificar el montaje de los componentes dentro de la cámara central del cuerpo del diferencial. La presente invención ha sido desarrollada para dar a conocer un funcionamiento mejorado del producto, con la reducción de costes subsiguiente y para evitar los inconvenientes de los diferenciales bloqueables conocidos. Otro objetivo de la invención es el de dar a conocer un diferencial bloqueable que sea más fácil de montar en la cámara central del cuerpo envolvente del diferencial a través de la ventana contenida en la pared lateral del cuerpo envolvente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención consiste en un diferencial bloqueable para un vehículo automóvil que tiene un eje motriz y un par de ejes de salida dispuestos de forma alineada tal como se define en la reivindicación 1. La presente invención comporta la sustitución de los resortes de compresión anteriormente conocidos que servían para forzar los elementos de embrague separándolos hacia fuera, por medios de disco de resorte que están montados concéntricamente alrededor de los engranajes laterales para forzar a los elementos del embrague hacia dentro uno con respecto al otro.

De acuerdo con la presente invención se da a conocer un diferencial bloqueable en el que medios de disco anular de resorte están montados concéntricamente alrededor de los engranajes laterales, cuyos medios de disco de resorte reaccionan con las paredes externas opuestas de la cámara del cuerpo envolvente para obligar a los elementos del embrague uno hacia el otro hacia el acoplamiento con el pasador transversal, ejerciendo, por lo tanto, una pre-carga de los conjuntos de embrague a condiciones normales de compresión.

Los medios de disco de resorte pueden ser o bien un apilamiento de resortes anulares ondulados, o un apilamiento de resortes de disco o de arandelas anulares “belleview”. Medios de disco de resorte están montados en los orificios opuestos de los dos elementos de embrague para acoplamiento directo con respectivos conjuntos de fricción que conectan los elementos anulares de embrague con los engranajes laterales montados concéntricamente. Los medios de disco de resorte pueden estar montados en cualquier extremo del conjunto de fricción, o en un lugar intermedio entre los extremos del conjunto de fricción.

Al pre-cargar los medios del conjunto de fricción con los medios de disco de resorte de la presente invención se elimina el contragolpe entre impulsión y arrastre (“drive-to-coast”), consiguiendo un funcionamiento más suave y más silencioso. El pasador transversal se mantiene en contacto continuo con las ranuras con forma general de V contenidas en las caras adyacentes de los elementos de embrague. Además, los medios de disco de resorte aseguran que se aplica una fuerza regular de manera uniforme a las placas de fricción y reacción del conjunto de fricción. Al eliminar los resortes de compresión de la técnica anterior, se evita la necesidad y los costes consiguientes de mecanización de orificios en las caras opuestas de los elementos de embrague.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Otros objetos y ventajas de la invención quedarán evidentes a partir del estudio de la descripción siguiente con ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista longitudinal en sección de un diferencial bloqueable según la técnica anterior, la figura 2 es una vista correspondiente tomada perpendicularmente a la figura 1 y la figura 3 es una vista en perspectiva de uno de los elementos de embrague del diferencial de la figura 1;

La figura 4 es una vista en sección de un diferencial bloqueable mejorado, según la presente invención;

La figura 5 es una vista transversal según la línea de corte 5 – 5 de la figura 4, mostrando la disposición del pasador transversal y elemento de embrague;

La figura 6 es una sección longitudinal detallada tomada ortogonalmente del diferencial de la figura 4, y la figura 7 es una vista en alzado del aparato de la figura 6;

Las figuras 8 y 9 son vistas en planta y lateral de los medios de disco de resorte en forma de un resorte ondulado;

La figura 10 es una vista longitudinal en sección del cuerpo envolvente de la figura 4;

La figura 11 es una vista en sección de un apilamiento de arandelas de disco adecuado para su utilización como medios de disco de resorte del diferencial de la figura 4;

Las figuras 12-14 muestran diferentes localizaciones de los resortes de disco de la figura 11 con respecto al conjunto de fricción; y

Las figuras 15-17 muestran varias posiciones de resortes ondulados de la figura 8 con respecto al conjunto de fricción.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y REALIZACIONES PREFERIDAS

Haciendo referencia en primer lugar a las figuras 1-3, que muestran el diferencial de la patente U.S de Dissett y otros Nº 6.688.194, es conocido en esta técnica el disponer de un diferencial bloqueable que tiene un cuerpo envolvente 4 accionado en rotación por un eje motriz 18 para impulsar un par de ejes de salida alineados 8 y 10 a través del manguito anular 40, un pasador transversal 44 contenido dentro de un par de ranuras diametralmente opuestas 50 (figura 3) contenidas en las caras opuestas... [Seguir leyendo]

1. Diferencial bloqueable para un vehículo automóvil, que tiene un eje motriz y un par de ejes de salida dispuestos de forma alineada que comprende:

a) un cuerpo envolvente de forma general cilíndrica (104) adaptado para su impulsión por el eje motriz (18) alrededor de un eje longitudinal de rotación, conteniendo dicho cuerpo envolvente una cámara central (105) e incluyendo un par de primeras partes de pared extrema opuestas (104a) que contienen un par de primeras aberturas (107) alineadas con dicho eje longitudinal y en comunicación con dicha cámara;

b) un pasador transversal (144) que se extiende diametralmente a través de dicha cámara, perpendicularmente a dicho eje longitudinal, teniendo dicho pasador un par de zonas extremas montadas en un par de segundas aberturas alineadas (143) contenidas en un par de segundas partes laterales opuestas de dicho cuerpo envolvente, respectivamente;

c) un par de engranajes laterales tubulares (154; 156) montados con capacidad de rotación en dichas primeras aberturas del cuerpo envolvente en lados opuestos de dicho pasador transversal, respectivamente, estando ranurados interiormente dichos engranajes laterales para conexión sin rotación con los extremos adyacentes de los ejes de salida, respectivamente;

d) un par de elementos de embrague anulares dispuestos coaxialmente y separados axialmente (146; 148) dispuestos concéntricamente alrededor de dichos engranajes laterales en lados opuestos de dicho pasador transversal, respectivamente, conteniendo los extremos alejados de dichos elementos de embrague orificios opuestos (147; 149), respectivamente, y conteniendo las caras adyacentes de dichos elementos de embrague ranuras de leva (150) que se extienden diametralmente en oposición, recibiendo dicho pasador transversal, incluyendo dichos elementos de embrague elementos de bloqueo (178; 180) que conectan dichos elementos de embrague para un desplazamiento angular relativo limitado;

e) un par de conjuntos de fricción anulares (164; 166) dispuestos dentro de dichos orificios opuestos concéntricamente alrededor de dichos engranajes laterales, respectivamente, incluyendo cada uno de dichos conjuntos de fricción una serie de placas anulares de fricción y reacción alternadas, estando dichas placas de fricción ranuradas interiormente para su desplazamiento axial sin rotación con respecto a ranurados externos del engranaje lateral asociado, estando ranuradas exteriormente dichas placas de reacción para desplazamiento axial sin rotación con respecto a ranuras internas contenidas en la superficie del orificio opuesto del elemento de embrague asociado, pudiendo funcionar cada uno de dichos medios de conjuntos de fricción entre una situación sin compresión en la que dichas placas de fricción y de reacción tienen capacidad de giro libre una con respecto a la otra, y una situación de compresión axial en el que dichas placas de fricción y de reacción se encuentran en contacto cara a cara sin rotación, para conectar el elemento de embrague para rotación con el engranaje lateral asociado; y

f) dichas ranuras de leva de los elementos de embrague tienen una configuración tal que, cuando uno de dichos ejes de salida gira a mayor velocidad que el otro en una proporción determinada, el engranaje asociado al lado de mayor velocidad y elemento de embrague son desplazados angularmente con respecto a dicho pasador transversal, provocando de esta manera que los medios de conjunto de fricción a mayor velocidad asociados sean accionados desde su estado comprimido normal a su estado no comprimido, de manera que el eje de mayor velocidad es dispuesto en un estado desconectado de giro libre;

caracterizado porque el diferencial bloqueable comprende además:

g) medios de resorte que obligan normalmente a dichos medios de conjuntos de fricción hacia su situación de compresión, incluyendo dichos medios de resorte, medios de disco anular de resorte (170; 171) montados dentro de dichos orificios opuestos de manera concéntrica alrededor de dichos engranajes laterales; estando normalmente comprimido cada uno de dichos conjuntos de fricción entre la pared de fondo (147a) del orificio opuesto del elemento de embrague y un saliente anular correspondiente (104b) de la superficie adyacente de la primera pared extrema asociada del cuerpo envolvente concéntricamente alrededor de la primera abertura de la pared contenida en la misma; y

h) un elemento anular (104c) dispuesto sobre la cara extrema de cada uno de dichos salientes anulares en oposición a dichos conjuntos de fricción asociados.

2. Diferencial bloqueable, según la reivindicación 1, en el que dichos medios de disco de resorte (170; 171) comprenden, como mínimo, un resorte de disco (170).

3. Diferencial bloqueable, según la reivindicación 1, en el que dichos medios de disco de resorte (170; 171) comprenden, como mínimo, un resorte anular ondulado (171).

4. Diferencial bloqueable, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento anular (104c) comprende un saliente circular soldado, que tiene un diámetro aproximado de 5,151 cm (2,028 pulgadas) y un grosor aproximado de 0,183 cm (0,072 pulgadas).

5 5. Diferencial bloqueable, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas placas de fricción y reacción (164; 166) tienen un coeficiente de acabado superficial comprendido aproximadamente entre Ra 25 y Ra 55.

6. Diferencial bloqueable, según la reivindicación 5, en el que dichas placas de fricción y reacción (164; 166) están constituidas en base de acero de baja aleación, con elevado contenido de carbono, que tiene un coeficiente de dureza comprendido aproximadamente entre Rc 38 y Rc 44.

7. Diferencial bloqueable, según la reivindicación 3, en el que dicho disco de resorte ondulado (171) tiene un

coeficiente de resorte de 129,12 kg por cm (723 libras por pulgada) aproximadamente, y una carga entre 15,42 15 kg (34 libras) y 2,362 cm (0,93 pulgadas) aproximadamente.