(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (51) T3 Int.Cl. F16H 48/30 ( ) F16H 48/08 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2012/04 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Mechanizm różnicowy pojazdu wraz z pompą oraz sprzęgłem zmiennie włączanym (30) Pierwszeństwo: US (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2007/11 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2012/07 (73) Uprawniony z patentu: Eaton Corporation, Cleveland, US (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 DOUGLAS E. BODDY, Orion, US (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Sławomir Budziński JAN WIERZCHOŃ & PARTNERZY BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH SP. J. ul. Żurawia 47/ Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 13085/11/P-RO/BS/KM EP Opis Mechanizm różnicowy pojazdu wraz z pompą oraz sprzęgłem zmiennie włączanym TŁO WYNALAZKU Dziedzina wynalazku [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy mechanizmu różnicowego pojazdu oraz mechanizmu różnicowego pojazdu zawierającego pompę hydrauliczną oraz sprzęgło zmiennie włączane. Opis urządzeń pokrewnych [0002] Mechanizmy różnicowe stosowane są w pojazdach, aby pozwolić zewnętrznemu kołu napędowemu na szybszy obrót względem wewnętrznego koła napędowego podczas pokonywania zakrętów, gdy obydwa koła odbierają moc przekazywaną przez silnik. Pomimo, iż mechanizmy różnicowe są przydatne podczas jazdy w zakrętach, mogą doprowadzić do utraty przyczepności kół, na przykład na śniegu, błocie lub innym śliskim podłożu. Jeżeli dowolne z kół napędowych utraci przyczepność, będzie się obracało z większą prędkością, podczas gdy drugie koło może się nie obracać w ogóle. Aby rozwiązać niniejszy problem, opracowano mechanizmy różnicowe o ograniczonym poślizgu, aby przenosić moc z koła napędowego, które utraciło przyczepność i które się obraca, na koło, które się nie obraca. [0003] W ostatnim czasie, opracowano mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu sterowany elektronicznie, który wyposażony jest w sprzęgło hydrauliczne ograniczające zróżnicowany obrót pomiędzy wałkami zdawczymi mechanizmu różnicowego. Sprzęgło hydrauliczne zasilane jest przez pompę podłączoną do wału napędowego pojazdu. Przez większość czasu, pojazd ma odpowiednią przyczepność, która nie wymaga załączenia sprzęgła hydraulicznego. Jednakże, jeżeli wał napędowy się obraca, pompa przez cały czas pracuje i pompuje płyn. W takim układzie, mechanizm różnicowy wymaga jednego lub większej ilości zaworów do przesyłania, w razie potrzeby, płynu pod ciśnieniem do sprzęgła hydraulicznego. Tego typu straty energii wynikające z ciągle pracującej pompy mogą w ujemny sposób odbić się na zużyciu paliwa i skrócić okres żywotności płynu hydraulicznego. Przynajmniej z niniejszych powodów, niezbędny jest udoskonalony mechanizm różnicowy. Dokument US 2005/ A1, na podstawie którego opracowano część przedznamienną do niezależnego zastrzeżenia 1, przedstawia zespół mechanizmu różnicowego o ograniczonym uślizgu do pojazdu z napędem na przednią oś, w którym mechanizm różnicowy napędzany jest wałkiem wejściowym i dostosowany do różnicowania prędkości obrotowej pomiędzy parą wałków zdawczych oraz wyposażony w zespół przekładni podłączonej do wałków zdawczych oraz sprzęgło hydrauliczne, które w sposób selektywny i zmienny sprzęga jeden z wałków zdawczych z obudową mechanizmu różnicowego, a pompa

3 - 2 - hydrauliczna przeznaczona jest do generowania ciśnienia płynu hydraulicznego, co zapewnia załączenie sprzęgła hydraulicznego. Pompa jest pompą typu gerotorowego, której zewnętrzny element pierścieniowym zamocowany jest do obudowy mechanizmu różnicowego, wirnik wewnętrzny połączony napędowo z jednym z wałków zdawczych i wirnik zewnętrzny, który posiada jeden ząb więcej niż wirnik wewnętrzny i może się swobodnie obracać w zewnętrznym elemencie pierścieniowym w stosunku do pierścienia wewnętrznego. Jeżeli pomiędzy obudową mechanizmu różnicowego, a jednym z wałków zdawczych występuje ruch względny, wirnik wewnętrzny pompy gerotorowej generuje ciśnienie płynu hydraulicznego, które jest zasadniczo proporcjonalne do różnicy prędkości obrotowej pomiędzy jednym z wałków zdawczych a obudową mechanizmu różnicowego. Dokument US 2004/ A1, na podstawie którego opracowano część przedznamienną niezależnego zastrzeżenia 21, przedstawia sprzęgło przeciążeniowe w postaci sprzęgła hydraulicznego zależnego od różnicy prędkości wyposażonego w wałek wejściowy, wałek zdawczy oraz sprzęgło hydrauliczne dla selektywnego i zmiennego sprzęgania wałka wejściowego z wałkiem zdawczym. Pompa hydrauliczna typu gerotorowego generuje ciśnienie płynu hydraulicznego załączające sprzęgło hydrauliczne. Pompa wyposażona jest w wewnętrzny wirnik obrotowo zamocowany do wałka wejściowego oraz zewnętrzny wirnik współpracujący z wałkiem zdawczym, ciśnienie generowane jest w zależności od różnicy prędkości wałków wejściowego i zdawczego. STRESZCZENIE WYNALAZKU [0004] Według przykładu niniejszego wynalazku, zgodnie z niezależnym zastrzeżeniem 1, przedstawiono zespół mechanizmu różnicowego pojazdu, który wyposażony jest w mechanizm różnicowy napędzany wałkiem wejściowym i umożliwiający różnicowanie prędkości obrotowej pomiędzy parą wałków zdawczych. Mechanizm różnicowy posiada zespół przekładni podłączony do wałków zdawczych i hydraulicznie załączane sprzęgło dla selektywnego i zmiennego załączania wałków zdawczych. Pompa hydrauliczna generuje ciśnienie płynu hydraulicznego załączające sprzęgło hydrauliczne. Sprzęgło zmiennie włączane jest roboczo połączone z wałkiem wejściowym oraz pompą hydrauliczną, w taki sposób, że wałek wejściowy może selektywnie napędzać pompę hydrauliczną podczas włączania sprzęgła, aby doprowadzić ciśnienie płynu hydraulicznego do sprzęgła hydraulicznego. Według innego przykładu wykonania, przedstawione zostało sprzęgło przeciążeniowe wyposażone w sprzęgło zmiennie włączane, gdzie wymienione sprzęgło posiada funkcje podane w niezależnym zastrzeżeniu 21. Inne przykłady wynalazku, staną się widoczne dla osób zaznajomionych z niniejszą dziedziną po przeczytaniu rysunków i poniższego szczegółowego opisu. KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW [0005] Omówione zostaną przykłady wykonania niniejszego wynalazku, wyłącznie dla celów informacyjnych, w odniesieniu do poniższych rysunków, z których:

4 - 3 - [0006] Fig. 1 jest schematycznym widokiem układu napędowego pojazdu wyposażonego w zespół mechanizmu różnicowego oraz sprzęgło przeciążeniowe według przykładów wykonania niniejszego wynalazku; [0007] Fig. 2 jest schematycznym widokiem zespołu mechanizmu różnicowego zgodnie z przykładem wykonania niniejszego wynalazku; [0008] Fig. 3 jest schematycznym widokiem mechanizmu różnicowego przedstawionego na Fig. 2 pokazany podczas załączania sprzęgła zmiennie włączanego oraz sprzęgła hydraulicznego; [0009] Fig. 4 jest powiększonym przekrojem sprzęgła zmiennie włączanego pokazanego na Fig. 2 i 3; [0010] Fig. 5A i 5B są, odpowiednio, schematycznymi widokami medium podczas wyłączania i włączania sprzęgła zmiennie włączanego pokazanego na Fig. 2-4; [0011] Fig. 6 jest przekrojem sprzęgła włączanego zmiennie według innego przykładu wykonania niniejszego wynalazku; i [0012] Fig. 7 jest schematycznym widokiem sprzęgła przeciążeniowego według przykładu wykonania niniejszego wynalazku. SZCZEGÓŁOWY OPIS [0013] Odnosząc się do rysunków, przedstawiono kilka przykładów wykonania niniejszego wynalazku. Rysunki nie koniecznie zachowują skalę, a niektóre funkcje mogą być uproszczone lub przerysowane, aby lepiej zilustrować i objaśnić niniejszy wynalazek. Ponadto, przykłady wykonania podane w niniejszym dokumencie nie są wyczerpujące, ani też w żaden inny sposób nie ograniczają wynalazku do określonych konfiguracji przedstawionych na rysunkach oraz w poniższym szczegółowym opisie. [0014] Fig. 1 przedstawia przykładowy pojazd samochodowy 10, taki jak samochód osobowy, sportowo-użytkowy lub lekką ciężarówkę, który wyposażony jest w pierwszą i drugą oś 12 i 14 odpowiednio, źródło napędu 15, takie jak silnik spalania wewnętrznego oraz mechanizm przeniesienia mocy 18. W przedstawionym przykładzie wykonania, oś druga 14 służy jako główna oś napędzająca pojazd, do której przymocowane roboczo są główne koła napędowe 16. I odwrotnie, pierwsza oś 12 służy jako oś wtórna, która może być połączona z kierownicą. Opcjonalnie, oś pierwsza 12 może również służyć jako oś napędzająca pojazd dostosowana do odbierania momentu obrotowego ze rozdzielczej skrzyni biegów 19 (pokazano linią przerywaną na Fig. 1), która rozdziela moment pomiędzy osie napędowe główną i wtórną 12, 14. Moment może być przenoszony na osie 12 i 14 poprzez jeden lub więcej wałków pędnych lub wałów napędowych 20, opcjonalne sprzęgło przeciążeniowe 21, według przykładu wykonania niniejszego wynalazku oraz zespół mechanizmu różnicowego 22 według przykładu wykonania niniejszego wynalazku. Pojazd 10 przedstawiony na Fig. 1 podano wyłącznie dla przykładu i może on być wyposażony w inny układ napędowy, taki jak na przykład, przedni układ napędowy, w którym pierwsza oś 12 służy jako główna oś napędowa.

5 - 4 - [0015] Fig. 2 i 3 przedstawiają przykład wykonania zespołu mechanizmu różnicowego 22. Na przedstawionym rysunku, zespół mechanizmu różnicowego 22, to mechanizm różnicowy wspomagany hydraulicznie, elektronicznie sterowany o ograniczonym uślizgu, który posiada możliwość zapewnienia zmiennej dystrybucji momentu pomiędzy parę wałków zdawczych 28 i 30, który, w razie potrzeby, ma możliwość pełnego zblokowania osi. Mechanizm różnicowy 22 może być wykorzystywany jako produkt niezależny lub, jeżeli będzie to konieczne, w postaci zintegrowanej z innym układem pojazdu, takim jak przeciwpoślizgowy układ hamulcowy (ABS) lub układem stabilizacji jazdy, aby zapewnić większą dynamikę pojazdu. [0016] Fig. 2 przedstawia zespół mechanizmu różnicowego 22, który wyposażony jest w mechanizm różnicowy 24 napędzany wałkiem wejściowym 26 i umożliwiający różnicowanie prędkości obrotowej pomiędzy wałkami zdawczymi 28, 30. Zespół przekładni 32, który może posiadać parę kół stożkowych 34 i 36, podłączony jest do jednego z odpowiadających wałków zdawczych 28, 30. Koło talerzowe 38 może być wyposażona w parę zębników 40, które, na przykład, mogą sprzęgać się z kołami stożkowymi 34, 36. Wałek wejściowy 26 wyposażony jest w obrotowy wałek zębnika posiadający zębnik 42, który sprzęga się z zębatką pierścieniową 38. [0017] Sprzęgło hydrauliczne 44 w sposób selektywny i zmienny sprzęga wałki zdawcze 28, 30, gdy wymagane jest przeniesienie pomiędzy nimi momentu napędowego. Na przedstawionym przykładzie wykonania, sprzęgło hydrauliczne 44, które przedstawiono wyłącznie dla celów informacyjnych, wyposażone jest w wielotarczowy zespół sprzęgłowy 46 oraz siłownik ściskający zespół sprzęgłowy 48 (np. tłok), który przesuwa się w odpowiedzi na doprowadzenie płynu hydraulicznego pod ciśnieniem. Co najmniej jedna pierwsza tarcza cierna 50 połączona jest dla zapewnienia obrotu z wałkiem zdawczym 30 oraz co najmniej jedna druga tarcza cierna 52 połączona jest dla zapewnienia obrotu z wałkiem zdawczym 28. Przykład wykonania sprzęgła hydraulicznego 44 przedstawiony jest na Fig. 2 i 3 wyłącznie dla celów informacyjnych, a w zespole mechanizmu różnicowego, bez odstępowania od zakresu niniejszego wynalazku, można zastosować inne sprzęgło wspomagane hydraulicznie, które w sposób selektywny i zmienny sprzęgają wałki zdawcze 28, 30. Na przykład, sprzęgło hydrauliczne 44 może składać się z dowolnego rodzaju sprzęgła włączanego osiowo, takiego jak sprzęgło jednotarczowe, sprzęgło wielotarczowe lub sprzęgło stożkowe. Wykorzystać można również sprzęgło kłowe kwadratowe lub sprzęgło kłowe spiralne; jednakże niniejsze sprzęgła nie koniecznie przekazują moment w sposób proporcjonalny. [0018] Zespół mechanizmu różnicowego 22 wyposażony jest również w pompę hydrauliczną 54, która generuje ciśnienie płynu hydraulicznego załączające sprzęgło hydrauliczne 44. W niniejszym przykładzie wykonania, pompa hydrauliczna 54 to pompa gerotorowa napędzana przez sprzęgło zmiennie włączane 56 roboczo podłączone do wałka wejściowego 26, gdzie wymieniony wałek wejściowy 26 w sposób selektywny i zmienny napędza pompę hydrauliczną 54 podczas załączania sprzęgła zmiennie włączanego 56. Aby zminimalizować straty związane z pracą pompy hydraulicznej 54, gdy płyn pod ciśnieniem nie jest wymagany,

6 - 5 - sprzęgło zmiennie włączane może być używane wyłącznie wtedy, gdy płyn pod ciśnieniem wymagany jest przez sprzęgło hydrauliczne 44, a poziom włączenia dopasowany jest do stopnia włączenia wymaganego przez sprzęgło hydrauliczne 44. Tym sposobem, zawory oraz inne przyrządy wymagane do zapewnienia dystrybucji płynu hydraulicznego w różnych tradycyjnych, sterowanych elektronicznie, mechanizmach różnicowych o ograniczonym uślizgu, można wyeliminować. Obudowa (nie pokazano) może obejmować mechanizm różnicowy 24, pompę hydrauliczną 54 oraz sprzęgło zmiennie włączane 56 i może być wyposażona w miskę olejową 58, z której pompa hydrauliczna 54 pobiera płyn hydrauliczny w celu zwiększenia jego ciśnienia i doprowadzenia do sprzęgła hydraulicznego 44. [0019] W przykładzie wykonania, sprzęgło włączane zmiennie 56 może być sprzęgłem magnetycznym proszkowym przenoszącym moment pomiędzy wałkiem wejściowym 26 a pompą 54 proporcjonalnie do wartości prądu elektrycznego do niego dostarczonego. Pomimo, iż opisano tutaj sprzęgło 56 jako sprzęgło magnetyczne proszkowe, to w zespole mechanizmu różnicowego 22, bez odstępowania od zakresu niniejszego wynalazku, wykorzystać można również inne rodzaje sprzęgieł zmiennie włączanych, takie jak sprzęgła wykorzystujące środek elektro-oporowy do przeniesienia momentu pomiędzy dwoma względnie obracającymi się elementami. [0020] W przedstawionej konfiguracji, sprzęgło zmiennie włączane 56 wspiera się na wałku wejściowym 26 za pośrednictwem łożysk 60, które mogą być ustawione w zasadniczo cylindrycznym suporcie 62 przymocowanym do obudowy wokół mechanizmu różnicowego 24, pompy hydraulicznej 54 oraz sprzęgła zmiennie włączanego 56. Jak ogólnie pokazano na Fig. 4, obrotowy i zasadniczo cylindryczny element wejściowy 64 może być roboczo połączony z wałkiem wejściowym 26, a obrotowy i zasadniczo cylindryczny element wyjściowy 66 jest roboczo połączony z pompą hydrauliczną 54. medium 68 (takie jak środek reologiczny, patrz np. Fig. 5A i 5B) wprowadzany jest pomiędzy elementy wałka wejściowego i zdawczego 64, 66. Na przedstawionym przykładzie wykonania, elementy wejściowy i wyjściowy 64, 66 połączone są odpowiednio z wałkiem wejściowym 26 i pompą 54. Aby ułatwić obrót elementów wejściowego i wyjściowego 64, 66 względem wałka wejściowego 26 i / lub obudowy zespołu mechanizmu różnicowego, można wykorzystać dowolne łożysko innego rodzaju, jak na przykład łożysko 69. [0021] Elementy wejściowego i wyjściowy 64, 66 zasadniczo wykazują właściwości magnetyczne, lecz mogą posiadać przynajmniej jeden fragment niemagnetyczny 70. Jak opisano to bardziej szczegółowo poniżej, strumień magnetyczny przemieści się wzdłuż ścieżki o najmniejszym oporze (tj. ścieżki o najwyższej przewodności magnetycznej). Fragment niemagnetyczny 70 sprawia, że ścieżka medium 68 przez niego oraz element wyjściowy 66 jest łatwiejszą ścieżką magnetyczną (o większej przewodności magnetycznej) w stosunku zwarcia poprzez element wejściowy 64. [0022] Odnośnie przykładu wykonania na Fig. 4, fragment niemagnetyczny 70 może posiadać żłobek o zasadniczo trapezowym przekroju, lecz nie jest koniecznie do takiego przypadku ograniczony. Alternatywnie, fragment niemagnetyczny 70 może posiadać, na przykład, niemagnetyczny pierścień lub szczelinę znajdującą się częściowo lub całkowicie na

7 - 6 - odpowiadającym elemencie wałka wejściowego lub wyjściowego 64, 66. Ponadto, fragment niemagnetyczny 70 może znajdować się na powierzchni elementu wejściowego lub wyjściowego 64 lub 66 bądź też może być ulokowany częściowo lub całkowicie na elementach wejściowego i wejściowego 64, 66. Ilość fragmentów niemagnetycznych 70 znajdująca się w elementach wejściowego i wyjściowego 64, 66 może zależeć od, na przykład, wymogów dotyczących przeniesienia momentu przez sprzęgło 56. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 2-4, na przykład, element wejściowy 64 posiada pojedynczy fragment niemagnetyczny 70. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig.6, element wyjściowego 66 posiada wiele niemagnetycznych fragmentów 70b umieszczonych promieniowo w kierunku zewnętrznym punktu w równej odległości pomiędzy fragmentami niemagnetycznymi 70a a elementem wejściowym 64. [0023] Element wejściowy 64 oraz element wyjściowy 66 nie stykają się ze sobą i mogą tworzyć pomiędzy sobą zasadniczo równomierną szczelinę 72. Szczelina 72 powinna być wystarczająco szeroka, aby umożliwić osadzenie się cienkiej warstwy medium 68 (patrz, np. Fig. 5A), takiego jak proszek magnetycznie aktywny (np. proszek żelazny), pomiędzy elementami wejściowym i wyjściowym 64, 66. Jak pokazano na Fig. 5A i 5B, właściwości niemagnetyczne fragmentów 70 pomagają w skupieniu i kierowaniu przebiegu strumienia magnetycznego 74 poprzez szczelinę 72. [0024] Sprzęgło zmiennie włączane 56 wyposażone jest również w źródło strumienia magnetycznego 76, które może posiadać, na przykład, elektromagnes zamontowany po stronie zewnętrznej suportu 62 pomiędzy elementem wejściowym a suportem 62. W przedstawionym przykładzie wykonania, źródło 76 posiada cewkę 78 z nawiniętego drutu otoczoną zasadniczo pierścieniowym poszyciem 80. Jak dobrze wiadomo, prąd elektryczny podłączony do cewki 78 może wygenerować pole magnetyczne w pobliżu źródła 76, którego natężenie jest proporcjonalne do wielkości podłączonego prądu. Alternatywnie, źródło 76 może być wykonane w innym układzie, łącznie, między innymi, z magnesem trwałym uzupełnionym o przeciwdziałający elektromagnes tak, że sprzęgło 56 domyślnie zostanie włączone w przypadku usterki elektromagnesu. [0025] Dobrze wiadomo, że linie strumienia magnetycznego 74 przebiegają zasadniczo po ścieżce poprzez strukturę o znanych właściwościach magnetycznych. Jak przedstawiono na Fig. 4, linie strumienia magnetycznego 74 przechodzą poprzez sztywne poszycie 80 do elementu wejściowego 64, w którym strumień 74 nasyca element wejściowego 64. Po nasyceniu, linie strumienia magnetycznego 74 przebiegają po ścieżce o najmniejszym oporze i przechodzą przez szczelinę 72 do elementu wejściowego 66. Najlepszym przypadkiem jest to, gdy najmniejsza szerokość fragmentów 70 zaprojektowana jest tak, aby była szersza od szczeliny 72 zapobiegając tym samym trawersowaniu strumienia 74 poprzez fragmenty 70 i zwierając medium 68. Po przedostaniu się do elementu wyjściowego 66, strumień 74 nasyca element wyjściowego 66, a następnie przemieszcza się przez szczelinę 72 do elementu wejściowego 64. W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 6, proces powtarza się, aby przepleść strumień 74 poprzez szczelinę 72 pomiędzy fragmentami 70a i 70b do momentu, aż ilość elementów niemagnetycznych zostanie wyczerpana.

8 - 7 - [0026] Jak przedstawiono na Fig. 5B, cząstki aktywne magnetycznie 68p mogą zmienić ułożenie w zależności od natężenia pola magnetycznego, na przykład, przez ustawienie się względem linii strumienia magnetycznego 74, gdy ten przemieszcza się poprzez szczelinę 72. Cząstki aktywne magnetycznie 68p pod wpływem pola magnetycznego mogą łączyć lub ustawiać się w łańcuchy 82p, zwiększając siłę ścinającą i tworząc mechaniczne tarcie o powierzchnie elementów wejściowego i wyjściowego 64, 66 skierowane ku szczelinie 72. Zwiększona siła ścinająca i tarcie wpływa na przeniesienie momentu pomiędzy elementem wejściowym 64 a elementem wyjściowym 66. [0027] W przykładzie wykonania, zespół mechanizmu różnicowego 22 może również być wyposażony w system sterowania posiadający czujnik ciśnienia 82 w celu kontroli ciśnienia płynu hydraulicznego generowanego przez pompę hydrauliczną 54 oraz sterownik 84, taki jak mikroprocesorowy elektroniczny moduł sterowania (ECU), regulujący prąd elektryczny doprowadzony do sprzęgła zmiennego włączenia 56, aby zapewnić możliwość sterowania stopniem włączenia sprzęgła hydraulicznego 44 w odpowiedzi na ciśnienie płynu hydraulicznego wygenerowane przez pompę 54, w układzie zamkniętym. Sterownik 84 może posiadać odpowiednią ilość pamięci, aby przechowywać zasady logiczne, zasadniczo w formie programu komputerowego, w celu sterowania pracą sprzęgła zmiennie włączanego 56 oraz może być skonfigurowany do odbioru jednego lub większej ilości sygnałów wejściowych z różnych źródeł w pojeździe, takich jak na przykład czujnik prędkości, czujnik układu kierowniczego, czujnik momentu lub inne sterowniki pojazdu, aby określić to, kiedy włączyć sprzęgło 56. Osoby posiadające wiedzę w niniejszej dziedzinie dostrzegą, że wynalazek ten nie ogranicza się do żadnego określonego typu lub konfiguracji ECU oraz do żadnej określonej logiki sterowania. Ponadto, sterownik 84 może zostać zintegrowany z zespołem mechanizmu różnicowego 22 i skonfigurowany do odbierania informacji z szyny komunikacyjnej pojazdu lub może znajdować się w jednym lub większej ilości sterowników, takich jak główny ECU pojazdu. [0028] Gdy chcemy uruchomić sprzęgło hydrauliczne 44 przez załączenie sprzęgła zmiennie włączanego 56, przesłany może zostać odpowiedni sygnał elektryczny do źródła 76 strumienia magnetycznego, w celu wygenerowania pola magnetycznego, które jak opisano powyżej, może zmienić właściwości medium 68 i spowodować przeniesienie momentu pomiędzy elementem wejściowym 64 a elementem wyjściowym 66. W przykładzie wykonania, sprzęgło zmiennie włączane 56 wykazuje prawie liniowy związek pomiędzy momentem wyjściowym a prądem doprowadzonym do źródła 76, do punktu magnetycznego nasycenia sprzęgła 56. Odpowiednio, ilość momentu przenoszonego pomiędzy elementami wejściowym i wyjściowym 64, 66 może być selektywnie kontrolowana przez zmianę wielkości prądu doprowadzanego do źródła 76 w taki sposób, że można osiągnąć częściowe włączenie, gdy jest to pożądane lub pełne włączenie, gdy to konieczne i możliwe do przyjęcia. Na przykład, jeżeli wymagane jest jedynie minimalne przeniesienie momentu pomiędzy wałkami zdawczymi 28, 30, sprzęgło 56 może zostać częściowo włączone, a gdy wymagana jest blokada osi, sprzęgło 56 można włączyć całkowicie. Stopniowe włączanie sprzęgła 56 eliminuje ponadto lub redukuje szarpanie pojazdu, do którego dochodzi w przypadku tradycyjnego mechanizmu różnicowego o ograniczonym poślizgu wyposażonego

9 - 8 - w sprzęgło blokujące wałek zdawczy, który w rzeczywistości włączany jest w sposób ZAŁ. / WYŁ. [0029] Prąd wejściowy uruchamiający sprzęgło 56 może być doprowadzany na dwa sposoby: (i) prąd załączania wymagany dla pełnego włączenia sprzęgła; i (ii) prąd o stanie ustalonym, który posiada ustaloną wartość wymaganą do tego, aby utrzymać sprzęgło 56 w stanie całkowicie włączonym. Istnieje nieograniczona ilość możliwości sterowania włączeniem sprzęgła 56, na przykład, zmieniając: (i) wartość prądu włączenia; (ii) szybkość doprowadzenia prądu włączenia; i (iii) szybkość zmniejszania prądu włączenia. Im większa wartość i szybkość prądu włączenia, tym szybciej następuje włączenie sprzęgła 56. Zgodnie z powyższym opisem, włączenie sprzęgła 56 jest, przynajmniej częściowo, funkcją siły pola magnetycznego wygenerowanego przez źródło strumienia magnetycznego74, które z kolei związane jest z prądem elektrycznym doprowadzonym do cewki 78. Jeżeli niezbędne jest względnie szybkie włączenie sprzęgła 56, prąd włączenia może posiadać większą wartość niż prąd w stanie ustalonym, aby pokonać wpływ bezwładności obracających się elementów wałka wejściowego i zdawczego 64, 66 podczas nabierania prędkości. Jeżeli potrzebne jest względnie powolne włączenie sprzęgła 56, wartość prądu włączenia może być powoli podnoszona, aż do wartości prądu w stanie ustalonym. [0030] Doprowadzenie prądu wejściowego do źródła 76 można również osiągnąć przez modulację szerokości impulsu (PWM) sygnału elektrycznego przesłanego przez sterownik 84. Według niniejszego sposobu, sygnał elektryczny o ustalonej wartości prądu, na przykład prąd odpowiadający punktowi magnetycznego nasycenia sprzęgła 56, podawany jest impulsowo w ustalonej częstotliwości, co prowadzi do ogólnie niższej średniej wartości prądu doprowadzanego do źródła 78. Na przykład, między innymi, sygnał elektryczny o wartości prądu 6 amper może być impulsowany przez 50 % czasu, co daje w rezultacie połowę mocy wejściowej dla 6 amper doprowadzanych do źródła 76. Jak można dostrzec, modulacja szerokości impulsu prądem włączenia może ograniczyć maksymalną moc wejściową do źródła 76 prowadząc do bardziej efektywnej pracy sprzęgła 56. [0031] Ze względu na potencjalnie liniowy (lub zasadniczo liniowy) związek pomiędzy doprowadzeniem prądu a momentem wyjściowym sprzęgła 56, możliwe jest doprowadzenie prądu wejściowego do źródła 76, który umożliwi elementowi wyjściowemu 66 na poślizg względem elementu wejściowego 64 prowadząc do wyłącznie częściowego włączenia sprzęgła 56. W przypadku częściowego włączenia, przenoszona jest mniejsza ilość momentu z elementu wejściowego 64 na element wyjściowy 66 w stosunku do przypadku, w którym sprzęgło 56 jest całkowicie włączone. Tym samym, prędkość wynikowa z jaką element wejściowy 66 napędza pompę, a w rezultacie ciśnienie wyjściowe pompy 54, może się różnić w zależności od prądu wejściowego doprowadzonego do sprzęgła 56. [0032] Jak również widać, sprzęgło 56 może zostać włączone w celu zasilenia pompy 54, gdy zasadniczo nie ma różnicy prędkości pomiędzy wałkami zdawczymi 28 i 30 funkcja przydatna w urządzeniach kontroli stabilności jazdy. Na przykład, nadsterowność to przypadek, w którym pojazd wchodzi zbyt ciasno w zakręt dla danej prędkości koła, prowadząc do utraty kontroli nad pojazdem. Podczas nadsterowności, różnica prędkości

10 - 9 - pomiędzy wałkami zdawczymi 28, 30 jest względnie niewielka i zasadniczo nie wskazuje na utratę trakcji koła napędowego. Włączenie sprzęgła 56 umożliwia pojazdowi na zablokowanie obrotu pomiędzy wałkami zdawczymi 28, 30, co w rezultacie prowadzi do przyspieszenia wewnętrznego koła napędowego, w celu korekty warunku nadsterowności. [0033] Fig. 7 przedstawia przekrój sprzęgła przeciążeniowego 102 według przykładu wykonania niniejszego wynalazku. Na przedstawionym przykładzie wykonania, sprzęgło przeciążeniowe 102 jest zasadniczo podobne do zespołu mechanizmu różnicowego 22 zarówno pod względem budowy jak i pracy z przy najmniej jednym wyjątkiem, mianowicie, sprzęgło przeciążeniowe 102 nie jest wyposażone w element mechanizmu różnicowego 24. W zamian za to, wałek wejściowy 104 połączony jest przynajmniej z jedną tarczą cierną 106 wielotarczowego zespołu sprzęgłowego 108, wałek zdawczy 108 jest roboczo podłączony z co najmniej jedną tarczą cierną 112. Załączenie sprzęgła przeciążeniowego 102 wygląda zasadniczo podobnie do załączenia zespołu mechanizmu różnicowego 22 pod tym względem, że pompa hydrauliczna 114 napędzana jest przez sprzęgło zmiennie włączane 116 połączone funkcjonalnie z wałkiem wejściowym 104 w taki sposób, że wałek wejściowy 104 w sposób selektywny i zmienny napędza pompę hydrauliczną 114 podczas załączania sprzęgła zmiennie włączanego 116, aby selektywnie ściskać zespół sprzęgłowy 108 i przenosić moment pomiędzy wałkiem wejściowym 104 a zdawczym 110. [0034] Niniejszy wynalazek został szczegółowo pokazany i opisany w odniesieniu do powyższych przykładów wykonania, które są podane wyłącznie w celach informacyjnych dotyczących najlepszego sposobu wykonania wynalazku. Osoby posiadające wiedzę w danej dziedzinie powinny dostrzec, iż można wykonać alternatywne rozwiązania wynalazku opisanego w niniejszym dokumencie bez odstępstw od zakresu wynalazku, jak podano w poniższych zastrzeżeniach. Celem poniższych zastrzeżeń jest zdefiniowanie zakresu wynalazku oraz sposobu wykonania jak również ujęcie ich odpowiedników. Niniejszy opis wynalazku należy postrzegać jako obejmujący wszelkie nowatorskie i nieoczywiste kombinacje elementów tutaj opisanych, a zastrzeżenia mogą zostać przedstawione w niniejszym lub późniejszym rozwiązaniu w stosunku do dowolnych nowatorskich lub nieoczywistych kombinacji tychże elementów. Ponadto, powyższe przykłady wykonania, podano wyłączenie dla celów informacyjnych, a żadna pojedyncza funkcja lub element nie jest niezbędna w przypadku wszystkich możliwych kombinacji zastrzeżonych w tym lub późniejszym rozwiązaniu. Sporządził i zweryfikował Sławomir Budziński Rzecznik patentowy

11 Zastrzeżenia 1. Zespół mechanizmu różnicowego pojazdu składający się z: mechanizmu różnicowego (24) napędzanego wałkiem wejściowym (26) umożliwiający na różnicowanie prędkości obrotowej pary wałków zdawczych (28, 30), mechanizm różnicowy wraz z zespołem przekładni (32) połączonej z wałkami zdawczymi oraz sprzęgłem hydraulicznym (44); i pompy hydraulicznej (54) generującej ciśnienie płynu hydraulicznego załączające sprzęgło hydrauliczne (44); znamienny tym, że sprzęgło hydrauliczne (44) w sposób selektywny i zmienny sprzęga wałki zdawcze; i sprzęgło zmiennie włączane (56) jest roboczo połączone z wałkiem wejściowym (26) oraz pompą hydrauliczną (54), w taki sposób, że wałek wejściowy selektywnie napędza pompę hydrauliczną podczas załączania sprzęgła zmiennie włączanego (56), aby doprowadzić ciśnienie płynu hydraulicznego do sprzęgła hydraulicznego (44). 2. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 1, składa się ponadto z układu sterowania (82, 84) wyposażonego w czujnik ciśnienia (82) monitorujący ciśnienie płynu hydraulicznego generowane przez pompę hydrauliczną (54) oraz sterownik (84) sterujący stopniem załączenia sprzęgła zmiennie włączanego (56) w odpowiedzi na ciśnienie płynu hydraulicznego wygenerowane przez pompę hydrauliczną. 3. Zespół mechanizmu różnicowego według wynalazku 2, w którym sterownik (84) zmienia wartość prądu elektrycznego doprowadzanego do sprzęgła zmiennie włączanego (56), aby sterować stopniem włączenia sprzęgła. 4. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 1, w którym sprzęgło zmiennie włączane (56) składa się ze sprzęgła magnetycznego proszkowego. 5. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 1, w którym sprzęgło zmiennie włączane (56) wyposażone jest w obrotowy wejściowy (64) funkcjonalnie podłączony do wałka wejściowego (26), obrotowy element wyjściowy (66) funkcjonalnie podłączony do pompy hydraulicznej (54) oraz medium (68) znajdujące się pomiędzy elementami wejściowym i wyjściowym (64, 66). 6. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 5, w którym co najmniej jeden element wejściowym (64) oraz co najmniej jeden element wyjściowy (66) wyposażone są w fragment niemagnetyczny (70). 7. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 5, w którym medium (68) to płyn magneto-oporowy. 8. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 5, w którym medium (68) to płyn elektro-oporowy.

12 Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 1, w którym pompa hydrauliczna (54) to pompa gerotorowa. 10. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 1, w którym sprzęgło hydrauliczne (44), wyposażone jest w wielotarczowy zespół sprzęgłowy (46) oraz siłownik ściskający zespół sprzęgłowy (48), który przesuwa się w odpowiedzi na doprowadzenie płynu hydraulicznego. 11. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 1, który ponadto zawiera obudowę obejmującą mechanizm różnicowy (24), pompę hydrauliczną (54) oraz sprzęgło zmiennie włączane (56); i obudowa może być wyposażona w miskę olejową (58), z której pompa hydrauliczna (54) pobiera płyn hydrauliczny w celu zwiększenia jego ciśnienia i przeniesienia do sprzęgła hydraulicznego (44). 12. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 1, w którym zespół przekładni (32) wyposażony jest w parę kół stożkowych (34, 36), a których każde przymocowane jest do odpowiadającego mu wałka zdawczego (28, 30) oraz w koło talerzowe (38) wyposażoną w parę zębników (40) sprzęgających się z kołami stożkowymi, i w którym wałek wejściowy (26) wyposażony jest w wałek zębnika z zębnikiem (42) sprzęgający się z kołem talerzowym (38). 13. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 1, w którym para wałków zdawczych składa się z pierwszego wałka zdawczego (30) oraz drugiego wałka zdawczego (28), sprzęgło hydrauliczne (44) składa się z zespołu sprzęgłowego (46) wyposażonego w pierwszy element cierny (50) połączony dla zapewnienia obrotu z pierwszym wałkiem zdawczym (30) oraz w drugi element cierny (52) połączony dla zapewnienia obrotu z drugim wałkiem zdawczym (28) oraz siłownika hydraulicznego (48) uruchamianego w celu ściśnięcia zespołu sprzęgłowego, pompa hydrauliczna (54) to pompa gerotorowa, a sprzęgło zmiennie włączane (56) to sprzęgło magnetyczne proszkowe połączone z wałkiem wejściowym (26) oraz hydrauliczną pompą gerotorową (54). 14. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 13, składa się ponadto z układu sterowania (82, 84) wyposażonego w czujnik ciśnienia (82) monitorujący ciśnienie płynu hydraulicznego generowane przez pompę hydrauliczną (54) oraz sterownik (84) sterujący stopniem załączenia sprzęgła zmiennie włączanego (56) w odpowiedzi na ciśnienie płynu hydraulicznego wygenerowane przez pompę hydrauliczną. 15. Zespół mechanizmu różnicowego według wynalazku 14, w którym sterownik (84) zmienia wartość prądu elektrycznego doprowadzanego do sprzęgła zmiennie włączanego (56), aby sterować stopniem włączenia sprzęgła. 16. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 13, w którym sprzęgło zmiennie włączane (56) wyposażone jest w obrotowy element wejściowy (64) funkcjonalnie podłączony do wałka wejściowego (26), obrotowy element wyjściowy (66) funkcjonalnie podłączony do pompy hydraulicznej (54) oraz medium magneto-oporowe (68) znajdujące się pomiędzy elementami wałka wejściowego i wyjściowego (64, 66).

13 Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 16, w którym co najmniej jeden element wejściowy(64) oraz co najmniej jeden element wyjściowy (66) wyposażone są we fragment niemagnetyczny (70). 18. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 13, który ponadto zawiera obudowę obejmującą mechanizm różnicowy (24), pompę hydrauliczną (54) oraz sprzęgło zmiennie włączane (56); i obudowa może być wyposażona w miskę olejową (58), z której pompa hydrauliczna (54) pobiera płyn hydrauliczny w celu zwiększenia jego ciśnienia i przeniesienia do sprzęgła hydraulicznego (44). 19. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 13, w którym zespół przekładni (32) wyposażony jest w parę kół stożkowych (34, 36), a których każde przymocowane jest do odpowiadającego mu pierwszego i drugiego wałka zdawczego (28, 30) oraz w koło talerzowe (38) wyposażoną w parę zębników (40) sprzęgających się z kołami stożkowymi, i w którym wałek wejściowy (26) wyposażony jest w wałek zębnika z zębnikiem (42) sprzęgający się z kołem talerzowym(38). 20. Zespół mechanizmu różnicowego według zastrzeżenia 13, składa się ponadto z urządzenia (82) w celu monitorowania ciśnienia płynu hydraulicznego generowanego przez pompę hydrauliczną (54) oraz urządzenia (84) sterującego stopniem załączenia sprzęgła zmiennie włączanego (56) w odpowiedzi na ciśnienie płynu hydraulicznego wygenerowane przez pompę hydrauliczną. 21. Sprzęgło przeciążeniowe składa się z: wałka wejściowego (104), wałka zdawczego (110), sprzęgła hydraulicznego (108) dla selektywnego i zmiennego sprzęgania wałka wejściowego ze zdawczym; pompy hydraulicznej (114) generującej ciśnienie płynu hydraulicznego dla załączenia sprzęgła zmiennie włączanego (108); znamienne tym, że sprzęgło zmiennie włączane (116) jest funkcjonalnie połączone z wałkiem wejściowym (104) oraz pompą hydrauliczną (114), w taki sposób, że wałek wejściowy selektywnie napędza pompę hydrauliczną podczas załączania sprzęgła zmiennie włączanego (116), aby doprowadzić ciśnienie płynu hydraulicznego do sprzęgła hydraulicznego (108). 22. Sprzęgło przeciążeniowe według zastrzeżenia 21, zawiera ponadto z układ sterowania wyposażony w czujnik ciśnienia (82) monitorujący ciśnienie płynu hydraulicznego generowane przez pompę hydrauliczną oraz sterownik (84) sterujący stopniem załączenia sprzęgła zmiennie włączanego (116) w odpowiedzi na ciśnienie płynu hydraulicznego wygenerowane przez pompę hydrauliczną (114). 23. Sprzęgło przeciążeniowe według wynalazku 22, w którym sterownik (84) zmienia wartość prądu elektrycznego doprowadzanego do sprzęgła zmiennie włączanego (116), aby sterować stopniem włączenia sprzęgła. 24. Sprzęgło przeciążeniowe według zastrzeżenia 21, w którym sprzęgło zmiennie włączane (116) składa się ze sprzęgła magnetycznego proszkowego.

14 Sprzęgło przeciążeniowe według zastrzeżenia 21, w którym sprzęgło zmiennie włączane (116) wyposażone jest w obrotowy element wejściowy (64) funkcjonalnie podłączony do wałka wejściowego (104), obrotowy element wyjściowy (66) funkcjonalnie podłączony do pompy hydraulicznej (114) oraz medium (68) znajdujące się pomiędzy elementami wejściowym i wyjściowym. 26. Sprzęgło przeciążeniowe według zastrzeżenia 25, w którym co najmniej jeden element wejściowy (64) oraz element wyjściowy (66) wyposażone są w fragment niemagnetyczny (70). 27. Sprzęgło przeciążeniowe według zastrzeżenia 25, w którym medium (68) to płyn magneto-oporowy. 28. Sprzęgło przeciążeniowe według zastrzeżenia 25, w którym medium (68) to płyn elektrooporowy. 29. Sprzęgło przeciążeniowe według zastrzeżenia 21, w którym pompa hydrauliczna (114) to pompa gerotorowa. 30. Sprzęgło przeciążeniowe według zastrzeżenia 21, w którym sprzęgło hydrauliczne (108), wyposażone jest w wielotarczowy zespół sprzęgłowy (108) oraz siłownik ściskający zespół sprzęgłowy, który przesuwa się w odpowiedzi na doprowadzenie płynu hydraulicznego. Sporządził i zweryfikował Sławomir Budziński Rzecznik patentowy

15 - 14 -

16 - 15 -

17 - 16 -

18 - 17 -

19 - 18 -

20 - 19 -

21 - 20 -