Mecanismo de bloqueo con diferencial de bloqueo mecánico.

Un mecanismo diferencial de engranajes que comprende una caja de cambios (11) que define una cámara deengranajes (13),

un conjunto diferencial de engranajes dispuesto en dicha cámara de engranajes (13), e incluyendoal menos un engranaje de entrada (15) y un par de engranajes de salida (23, 25) que definen un eje de rotación (A);

un embrague de cierre (35) operativo para retardar la acción diferenciadora, y medios de accionamiento para actuarsobre dicho embrague de cierre (35); siendo dicho embrague de cierre funcional entre una condición embragada,efectiva para retardar el giro relativo entre dicha caja de cambios (11) y dichos engranajes de salida (23, 25), y unacondición desembragada; incluyendo dichos medios de accionamiento medios de leva (41) que funcionan pararealizar dicha condición embragada de dicho embrague de cierre (35), y medios de retardo (51) que funcionan paraacoplar dichos medios de leva (41) y retardar el giro de un elemento de dichos medios de leva (41), comprendiendomedios de retardo un mecanismo de contrapeso (53) que puede girar alrededor de un eje (a) orientadogeneralmente paralelo a dicho eje de giro (A), a una velocidad generalmente representativa del punto de dichaacción diferenciadora, y definiendo una superficie de paro (57) que puede moverse desde una posición replegada auna posición extendida en respuesta a un punto de acción diferenciadora predeterminado; incluyendo ademásdichos medios de accionamiento una superficie de pestillo (61) dispuesta para acoplarse a dicha superficie de paro(57) cuando dicha superficie de paro está en dicha posición extendida, caracterizado por:

(a) un mecanismo de bloqueo (63, 90) asociado funcionalmente con dicho mecanismo de contrapeso (53) eincluyendo un bloqueador (65, 101) posicionable, en respuesta a una señal de entrada, en una condición normal yuna condición de bloqueo;

(b) en dicha condición normal, dicho bloqueador (65, 101) permite que dicha superficie de paro (57) se mueva desdedicha posición replegada a dicha posición extendida; y

(c) en dicha condición de bloqueo, dicho bloqueador (65, 101) evita que dicha superficie de paro (57) se muevadesde dicha replegada a dicha posición extendida.

Mecanismo de bloqueo con diferencial de bloqueo mecánico

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a mecanismos diferenciales de engranajes, y más en particular, a tales mecanismos del tipo comúnmente referidos como “diferenciales de bloqueo”. Más concretamente, la presente invención se refiere a mecanismos del tipo también referidos como “bloqueadores mecánicos”, es decir, diferenciales de bloqueo en el que la función de bloqueo tiene lugar en respuesta al funcionamiento de un dispositivo mecánico, en oposición a un accionamiento hidráulico o accionamiento electromagnético.

Un diferencial de bloqueo convencional hecho por el solicitante de la presente invención utiliza un mecanismo de contrapeso para iniciar el cierre del embrague del diferencial, en el que el mecanismo de contrapeso a continuación retrasa el giro de la placa de leva con relación a la entrada del diferencial (es decir, la corona dentada y la caja diferencial) . Diferenciales de bloqueo del tipo que utilizan un mecanismo de contrapeso para iniciar el acoplamiento del embrague son ahora bien conocidos, y pueden estar hechos de acuerdo con las enseñanzas de cualesquiera de las patentes americanas nº 3.606.803; 5.484.347, y 6.319.166, todas ellas bajo la titularidad del solicitante de la presente invención. Sin embargo, se sobreentenderá que la presente invención no está limitada solamente a diferenciales de bloqueo que estén hechos de acuerdo con las enseñanzas de las citadas patentes.

Los diferenciales de bloqueo del tipo hechos y vendidos comercialmente por el solicitante de la presente invención han sido de uso comercial generalizado durante muchos años, y han actuado de una forma extremadamente satisfactoria, especialmente en vehículos que funcionan, al menos en parte de su ciclo de trabajo, en terreno severo,

irregular o bajo condiciones con pobre tracción. Tales diferenciales de bloqueo trabajan especialmente bien cuando el vehículo está funcionando en aquello se refiere como una superficie “Split-µ”, es decir, en el que la rueda motriz en un lado del vehículo presenta una tracción bastante buena, y la rueda motriz en el otro lado del vehículo presenta una tracción muy pobre. En tales condiciones de funcionamiento, el diferencial de bloqueo acoplará el embrague de bloqueo, accionando así ambas ruedas motrices con una velocidad de entrada en la caja diferencial (es decir, la velocidad de giro de la corona dentada de entrada) .

Una situación que se ha observado, en la que el diferencial de bloqueo convencional no trabaja de una forma satisfactoria, es cuando el vehículo equipado con un diferencial de bloqueo mecánico está funcionando en una condición en el que el “cambio” de una de las ruedas motrices es inherente. Por ejemplo, si el vehículo está

funcionando con un mini repuesto (es decir, una rueda de repuesto que, con finalidades de ahorrar espacio en el maletero, es sensiblemente más pequeña que las ruedas “normales”) , la diferencia en el diámetro de la rueda provocará un funcionamiento del mecanismo de contrapeso del diferencial, y cierre del conjunto del embrague del diferencial, a pesar de que el vehículo esté funcionando en un modo “recto-hacia adelante”.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Por consiguiente, es un objeto de la presente invención proporcionar un mecanismo diferencial de engranajes mejorado, del tipo “bloqueador mecánico”, en el que es posible, en cierto modo, controlar el funcionamiento del dispositivo mecánico que normalmente inicia el acoplamiento del embrague del diferencial, en el que tal control no 45 depende solamente del modo normal de funcionamiento del dispositivo mecánico.

Es un objeto más concreto de la presente invención proporcionar tal mecanismo diferencial de engranajes mejorado en el que es posible “bloquear” o evitar el funcionamiento de, un mecanismo de contrapeso que reacciona a la diferencia de velocidad entre los dos engranajes laterales del diferencial e inicia el acoplamiento del embrague del diferencial.

Los objetos anteriores y otros de la invención se consiguen mediante la disposición de un mecanismo diferencial de engranajes mejorado que comprende una caja de cambios que define una cámara de engranajes, un conjunto diferencial de engranajes dispuesto en la cámara de engranajes, e incluyendo al menos un engranaje de entrada y 55 un par de engranajes de salida que definen un eje de giro. Un embrague de cierre puede funcionar para retrasar la acción de diferenciación, e incluidos están unos medios de accionamiento para accionar el embrague de cierre. El embrague de cierre puede funcionar entre una condición embragada, efectiva para retrasar el giro relativo entre la caja de cambios y los engranajes de salida, y una condición desembragada. Los medios de accionamiento incluyen medios de leva que pueden funcionar para alterar la condición embragada del embrague de cierre, y medios de retardo que pueden actuar para acoplar los medios de leva y retrasar el giro de un elemento de los medios de leva. Los medios de retardo comprenden un mecanismo de contrapeso que puede girar alrededor de un eje orientado generalmente paralelo al eje de giro del mecanismo diferencial de engranajes, pudiendo girar el mecanismo de contrapeso a una velocidad generalmente representativa del punto de la acción de diferenciación y definiendo una superficie de tope movible desde una posición replegada a una posición extendida en respuesta a un punto de 65 acción de diferenciación predeterminado. Los medios de accionamiento incluyen además una superficie de pestillo dispuesta para acoplarse a la superficie de tope cuando la superficie de tope está en la posición extendida.

El mecanismo diferencial de engranajes mejorado se caracteriza por un mecanismo de bloqueo asociado de forma funcional con el mecanismo de contrapeso e incluyendo un elemento de bloqueo posicionable, en respuesta a una señal de entrada, entre una condición normal y una condición de bloqueo. En la condición normal, el elemento de bloqueo permite que la superficie de paro se mueva desde la posición replegada hacia la posición extendida. En la condición de bloqueo, el bloqueador evita que el elemento de detención se mueva desde la posición replegada hacia la posición extendida.

El mecanismo diferencial de engranajes mejorado también se caracteriza por un mecanismo de bloqueo asociado de forma funcional con el mecanismo de contrapeso e incluyendo un elemento de bloqueo posicionable, en respuesta a una señal de entrada, entre una condición normal y una condición de bloqueo. En la condición normal, el elemento de bloqueo permite que la superficie de tope se mueva desde la posición replegada hacia la posición extendida. En la condición de bloqueo, el elemento de bloqueo evita que el elemento de detención se mueva desde la posición replegada hacia la posición extendida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una sección transversal axial de un mecanismo de bloqueo con diferencial (“técnica anterior”) del tipo con el que puede utilizarse la presente invención.

La figura 2 es una sección transversal en cierta medida fragmentada del mecanismo de bloqueo con diferencial mostrado en la figura 1, y aproximadamente a la misma escala.

La figura 3 es una sección axial, similar a la figura 1, pero a mayor escala, ilustrando en cierta medida con mayor

detalle el mecanismo de contrapeso que comprende una parte importante del mecanismo de bloqueo con diferencial de la figura 1 . La figura 4 es una vista en perspectiva de un mecanismo de bloqueo con diferencial de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 5 es una vista de detalle del mecanismo de contrapeso y un mecanismo de bloqueo, que comprenden una parte importante del mecanismo de bloqueo con diferencial de la figura 4.

La figura 6 es una vista en sección transversal parcial del mecanismo de bloqueo con diferencial de la figura 4, 35 mostrando un elemento de bloqueo en una condición normal.

La figura 7 es una vista en sección transversal parcial del mecanismo de bloqueo con diferencial de la figura 4, mostrando un elemento de bloqueo en una condición de bloqueo.

La figura 8 es una vista en perspectiva que ilustra un mecanismo de bloqueo con diferencial de acuerdo con una realización alternativa de la presente invención.

La figura 9 es una vista de detalle del mecanismo de contrapeso y un mecanismo de bloqueo, que comprenden una parte importante del mecanismo de bloqueo con diferencial de la figura 8.

La figura 10 es una vista en sección transversal de un... [Seguir leyendo]

1. Un mecanismo diferencial de engranajes que comprende una caja de cambios (11) que define una cámara de engranajes (13) , un conjunto diferencial de engranajes dispuesto en dicha cámara de engranajes (13) , e incluyendo al menos un engranaje de entrada (15) y un par de engranajes de salida (23, 25) que definen un eje de rotación (A) ; un embrague de cierre (35) operativo para retardar la acción diferenciadora, y medios de accionamiento para actuar sobre dicho embrague de cierre (35) ; siendo dicho embrague de cierre funcional entre una condición embragada, efectiva para retardar el giro relativo entre dicha caja de cambios (11) y dichos engranajes de salida (23, 25) , y una condición desembragada; incluyendo dichos medios de accionamiento medios de leva (41) que funcionan para realizar dicha condición embragada de dicho embrague de cierre (35) , y medios de retardo (51) que funcionan para acoplar dichos medios de leva (41) y retardar el giro de un elemento de dichos medios de leva (41) , comprendiendo medios de retardo un mecanismo de contrapeso (53) que puede girar alrededor de un eje (a) orientado generalmente paralelo a dicho eje de giro (A) , a una velocidad generalmente representativa del punto de dicha acción diferenciadora, y definiendo una superficie de paro (57) que puede moverse desde una posición replegada a una posición extendida en respuesta a un punto de acción diferenciadora predeterminado; incluyendo además dichos medios de accionamiento una superficie de pestillo (61) dispuesta para acoplarse a dicha superficie de paro

(57) cuando dicha superficie de paro está en dicha posición extendida, caracterizado por:

(a) un mecanismo de bloqueo (63, 90) asociado funcionalmente con dicho mecanismo de contrapeso (53) e incluyendo un bloqueador (65, 101) posicionable, en respuesta a una señal de entrada, en una condición normal y una condición de bloqueo;

(b) en dicha condición normal, dicho bloqueador (65, 101) permite que dicha superficie de paro (57) se mueva desde dicha posición replegada a dicha posición extendida; y

(c) en dicha condición de bloqueo, dicho bloqueador (65, 101) evita que dicha superficie de paro (57) se mueva 25 desde dicha replegada a dicha posición extendida.

2. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho mecanismo de contrapeso (53) incluye un contrapeso (56) que define dicha superficie de paro (57) , definiendo dicho contrapeso un tramo pivotante (59) que define un eje pivotante paralelo y separado de dicho eje (a) de dicho mecanismo de contrapeso (53) , estando dicha superficie de paro dispuesta generalmente opuesta a dicho eje pivotante.

3. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho bloqueador (65) es en general cilíndrico, comprendiendo dicha condición normal que dicho bloqueador cilíndrico (65)

está dispuesto axialmente adyacente a dicho mecanismo de contrapeso (53) , y dicha condición de bloqueo (figura 7) comprendiendo que dicho bloqueador cilíndrico rodee al menos parcialmente dicho mecanismo de contrapeso (53) .

4. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho mecanismo de bloqueo (63) comprende un primer elemento anular (69) que tiene una bobina electromagnética (71) , un segundo elemento anular (73) con propiedades magnéticas conocidas posicionado alrededor de dicho primer elemento anular e incluyendo una rampa (75) , y un pasador movible (79) conectado a dicho bloqueador (65) y adaptado para acoplarse a dicha rampa (75) cuando dicha bobina (71) es alimentada con corriente para mover dicho bloqueador hacia dicha condición de bloqueo (figura 7) .

5. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho primer elemento anular (69) es estacionario con respecto a dicha caja de cambios (11) , tal que dicha caja de cambios (11) gira con relación a dicho primer elemento anular (69) .

6. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho segundo elemento anular (73) es libre de girar con dicha caja de cambios (11) cuando dicha bobina (71) no tiene corriente y se impide que gire con dicha caja de cambios (11) cuando dicha bobina (71) está alimentada con corriente.

7. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicha 55 bobina (71) tiene tensión por dicha señal de entrada.

8. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho pasador (79) está sostenido por dicha caja de cambios (11) para el movimiento a lo largo de un eje generalmente paralelo a dicho eje (a) .

9. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho pasador (79) está lateralmente desplazado de dicho mecanismo de contrapeso (53) y conectado a dicho bloqueador

(65) mediante un elemento de conexión (81) .

10. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho pasador (79) se extiende a través y sale por dicha caja de cambios (11) adyacente a dicho segundo elemento anular (73) , incluyendo dicho pasador un tramo final (83) posicionado ortogonalmente con respecto a un tramo del pasador

(79) soportado dentro de dicha caja de cambios (11) , dicho tramo final (83) se acopla a dicha rampa (75) cuando dicha bobina (71) está alimentada con corriente y se impide el giro de dicho segundo elemento anular (73) .

11. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicha rampa (75) incluye primer y segundo tramos de rampa (85a) y (85b) , cualquiera de los cuales puede acoplarse con dicho pasador (79) dependiendo de la dirección de giro de dicha caja de cambios (11) y dicho pasador (79) .

12. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho pasador (79) y dicho bloqueador (65) son empujados hacia la condición normal (figura 6) por un muelle (87) .

13. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho mecanismo de bloqueo (90) comprende un eje de dos piezas que tiene un primer tramo de eje (91) y un segundo tramo de eje (93) sobre el que se apoya dicho mecanismo de contrapeso (53) para girar con éste, un primer extremo

(95) del primer tramo de eje (91) está soportado por dicha caja de cambios (11) y un segundo extremo (97) de dicho primer tramo de eje (91) está soportado por dicho segundo tramo de eje (93) , incluyendo dicho primer tramo de eje (91) o dicho segundo tramo de eje (93) dicho bloqueador (101) , que está adaptado para alojarse en un recipiente (103) del otro dicho primer tramo de eje (91) y dicho segundo tramo de eje (93) .

14. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que dicho bloqueador (101) comprende un resalte que encaja con un recipiente (103) con una forma correspondiente, por lo que en la condición normal (figura 12) , dicho bloqueador (101) se aloja en dicho recipiente (103) , bloqueando dichos primer y segundo tramo de eje juntos para el giro simultáneo y permitiendo que dicha superficie de paro (57) se mueva desde dicha posición replegada a dicha posición extendida, y en dicha condición de bloqueo (figura 13) ,

dicho bloqueador (101) se retira de dicho recipiente (103) , permitiendo que dicho primer tramo de eje (91) gire libremente con relación a dicho segundo tramo de eje (93) y evitando que dicha superficie de paro (57) se mueva desde dicha posición replegada a dicha posición extendida.

15. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que dicho mecanismo de bloqueo (90) incluye un muelle de compresión (99) dispuesto entre dicho primer y segundo tramo de eje (91) y (93) para empujar dicho primer tramo de eje (91) lejos de dicho segundo tramo de eje (93) .

16. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que dicho mecanismo de bloqueo comprende además un solenoide eléctrico (105) asociado funcionalmente con dicho

segundo tramo de eje (93) y soportado en dicha caja de cambios (11) para girar con ésta, y un muelle de compresión (115) que empuja el segundo tramo de eje (93) hacia el primer tramo de eje (91) , por lo que cuando dicho solenoide (105) aleja dicho segundo tramo de eje (93) de dicho primer tramo de eje (91) y dicho bloqueador está en dicha condición de bloqueo (figura 13) dicho muelle (115) está comprimido, y cuando dicho solenoide (105) no tiene tensión, dicho muelle (115) fuerza dicho segundo tramo de eje (93) hacia dicho primer tramo de eje, volviendo dicho bloqueador a dicha condición normal (figura 12) .

17. Un mecanismo diferencial de engranajes que comprende una caja de cambios (11) que define una cámara de engranajes (13) , un conjunto diferencial de engranajes dispuesto en dicha cámara de engranajes (13) , e incluyendo al menos un engranaje de entrada (19) y un par de engranajes de salida (23, 25) que definen un eje de rotación (A) ; 45 un embrague de cierre (35) operativo para retardar la acción diferenciadora, y medios de accionamiento para actuar sobre dicho embrague de cierre (35) ; siendo dicho embrague de cierre funcional entre una condición embragada, efectiva para retardar el giro relativo entre dicha caja de cambios (11) y dichos engranajes de salida (23, 25) , y una condición desembragada; incluyendo dichos medios de accionamiento medios de leva (41) que funcionan para realizar dicha condición embragada de dicho embrague de cierre (35) , y medios de retardo (51) que funcionan para acoplar dichos medios de leva (41) y retardar el giro de un elemento de dichos medios de leva (41) , comprendiendo medios de retardo un mecanismo de contrapeso (53) que puede girar alrededor de un eje (a) orientado generalmente paralelo a dicho eje de giro (A) , a una velocidad generalmente representativa del punto de dicha acción diferenciadora, y definiendo una superficie de paro (57) que puede moverse desde una posición replegada a una posición extendida en respuesta a un punto de la acción diferenciadora predeterminado; incluyendo además 55 dichos medios de accionamiento una superficie de pestillo (61) dispuesta para acoplarse a dicha superficie de paro

(57) cuando dicha superficie de paro está en dicha posición extendida, caracterizado por:

(a) dicha superficie de pestillo (61) forma un tramo de un trinquete (119) movible entre una posición de bloqueo, en el que dicha superficie de pestillo (61) es acoplable con dicha superficie de paro (57) y una posición de desbloqueo, en el que dicha superficie de paro (57) no es capaz de acoplarse a dicha superficie de pestillo (61) ;

(b) un mecanismo de bloqueo (129) asociados funcionalmente con dicho trinquete (119) e incluyendo un bloqueador

(131) posicionable, en respuesta a una señal de entrada, en una condición normal y una condición de bloqueo;

(c) en dicha condición normal, dicho bloqueador (131) permite que dicho trinquete (119) se mueva libremente entre dicha posición de bloqueo y dicha posición de desbloqueo; y

(d) en dicha posición de bloqueo, dicho bloqueador (131) evita que dicho trinquete (119) se mueva hacia dicha 65 posición de bloqueo.

18. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 17, caracterizado por el hecho de que dicho mecanismo de contrapeso (53) incluye un contrapeso (56) que define dicha superficie de paro (57) , definiendo dicho contrapeso un tramo pivotante (59) que define un eje pivotante paralelo y separado de dicho eje (a) de dicho mecanismo de contrapeso (53) , estando dicha superficie de paro dispuesta generalmente opuesta a dicho eje pivotante.

19. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 17, caracterizado por el hecho de que dicho trinquete (119) incluye un cuerpo (123) sostenido en un eje (121) e incluye un muelle (125) que empuja dicho trinquete (119) hacia dicha posición de bloqueo, en el que una fuerza de empuje producida por dicho muelle (125)

tiene un tamaño tal que la fuerza centrífuga necesaria para mover dicho trinquete (119) supera la fuerza de empuje del muelle cuando dicha caja de cambios (11) gira por encima de una velocidad predeterminada.

20. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 19, caracterizado por el hecho de que dicho bloqueador (131) incluye un tramo de eje (133) que se extiende generalmente paralelo a dicho eje (121) , teniendo dicho tramo de eje (133) un extremo (135) posicionado adyacente a dicho trinquete (119) que está ligeramente desplazado del resto de dicho tramo de eje (133) , tal que dicho cuerpo (123) es libre de moverse alrededor de dicho eje (121) cuando dicho bloqueador (131) se mueve hacia la condición normal y se acopla a dicho tramo de eje (133) cuando dicho bloqueador (131) se mueve hacia la condición de bloqueo para prohibir el movimiento de dicho trinquete (199) hacia dicha posición de bloqueo.

21. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 17, caracterizado por el hecho de que dicho mecanismo de bloqueo (129) comprende además un solenoide eléctrico (137) asociado de forma funcional con dicho bloqueador (131) y soportado en dicha caja de cambios (11) para su giro, funcionando dicho solenoide eléctrico (137) de forma selectiva en respuesta a una señal eléctrica de entrada para mover dicho bloqueador (131)

axialmente entre dicha condición normal y dicha condición de bloqueo.

22. Un mecanismo diferencial de engranajes según la reivindicación 21, caracterizado por el hecho de que dicho mecanismo de bloqueo comprende además un mecanismo de anillo rozante eléctrico (139) configurado para transferir la señal de entrada eléctrica procedente de una fuente remota a dicho solenoide eléctrico (137) , incluyendo dicho mecanismo de anillo rozante (139) un primer elemento anular (141) que es estacionario con relación a dicha caja de cambios (11) y un segundo elemento anular (143) que es libre de girar con dicha caja de cambios (11) y dicho solenoide (137) , estando dicho segundo elemento anular (143) conectado eléctricamente a dicho solenoide (137) y contactando con dicho primer elemento anular (141) durante el giro para permitir que la señal eléctrica de entrada pase desde dicho primer elemento anular (141) , a través de dicho segundo elemento anular (143) , y hacia 35 dicho solenoide (137) .