BRPI0620704A2 - mecanismo diferencial de engrenagem e mecanismo - Google Patents

Abstract

MECANISMO DIFERENCIAL DE ENGRENAGEM E MECANISMO. A presente invenção se relaciona a um diferencial tendo um meio (35) operável para limitar a rotação de uma engrenagem de saída (23) em relação a uma caixa de engrenagens (11) , e um meio de atuação (55) para atuar o meio limitador de rotação da posição não-atuada (figura 1) para a posição atuada (figura 4) . O meio limitador de rotação inclui um membro (47) na direção da extremidadeaxial da caixa de engrenagens e móvel entre a primeira posição não-atuada do citado meio limitador de rotaçao e a segunda posição atuada. Um conjunto sensor é disposto adjacente à extremidade axial da caixa de engrenagens e inclui um elemento sensor (71) e um membro de parede entre o meio limitador de rotação e o meio de atuação. O membro de parede inclui uma porção não-ferromagnética (73) entre o sensor e o membro móvel. O movimento entre a primeira posição e a segunda posição resulta na correspondente mudança de fluxo eletromagnético (F) que acopla o elemento sensor e o membro móvel.

Description

"MECANISMO DIFERENCIAL DE ENGRENAGEM E MECANISMO". Histórico da Invenção

A presente invenção se relaciona a um diferencial modificador de tração, e particularmente a um tipo de diferencial cuja ação possa ser retardada e mesmo impedida (bloqueada) em resposta a algum tipo de entrada, por exemplo, uma ação mecânica ou um sinal elétrico. Ademais, a presente invenção se relaciona a um mecanismo e sistema sensor de engate que possam ser utilizados para sensorear uma mudança de estado em diferenciais modificadores de tração, por exemplo, uma mudança de uma condição não-bloqueada a uma condição bloqueada. Um diferencial modificador de tração do tipo a que se refere a invenção tipicamente inclui uma caixa de engrenagens que define uma câmara de engrenagens e tem em seu interior engrenagens incluindo pelo menos um pinhão de entrada e duas engrenagens laterais de saída. A presente invenção será descrita em relação a um diferencial de engrenagens cônicas, embora aqueles habilitados na técnica deverão entender que esta não se limita a esta situação, e poderá ser estendido a outros tipos de engrenamentos, tal como helicoidal ou planetário. Tipicamente, um conjunto de embreagem é arranjado entre pelo menos uma das engrenagens laterais e a superfície adjacente da caixa, de modo que o conjunto embreagem ou mecanismo blocante limite a rotação relativa entre a caixa e uma das engrenagens laterais. Na maior parte dos diferenciais deste tipo, o engate do conjunto embreagem ou mecanismo blocante (para retardar a diferenciação) pode ser feito por uma dentre diversas soluções diferentes.

Em uma solução, um "Diferencial Blocante", ilustrado e descrito na patente U.S. N0 28.004 para o depositante desta e incorporada nesta por referência, o conjunto embreagem normalmente se encontra desengatado. Quando uma roda começa a girar em relação à outra, um mecanismo sensor de velocidade determina a diferença de velocidade entre as rodas, e com um mecanismo de rampa de carne bloqueia o conjunto embreagem. Na patente incorporada, o mecanismo sensor de velocidade compreende um mecanismo leve, cuja saída é a "entrada" mecânica, em resposta a qual o diferencial fica bloqueado.

A patente U.S. N° 5.019.021 - também do depositante desta e incorporada nesta por referência - ilustra outra solução para retardar a diferenciação. A patente '021 ilustra e descreve um diferencial de deslizamento limitado, no qual a carga aplicada ao conjunto de embreagem varia em função de um sinal elétrico externo de entrada, por conseguinte variando a extensão de deslizamento no conjunto embreagem. Por conseguinte, o valor de torque transmitido de uma engrenagem a outra também varia em função da mudança no sinal elétrico de entrada. Como bem conhecido por aqueles habilitados na técnica, em um diferencial de deslizamento limitado, tipicamente há uma certa quantidade de deslizamento ou diferença de rotação entre as duas engrenagens, sempre que o veículo enfrenta uma situação não ideal de tração. Na patente '021, o sinal suprido ao diferencial é um sinal elétrico, mas no diferencial se utiliza um outro fator que é o movimento axial de uma das placas de um atuador de rampa de esferas, cujo movimento axial varia a carga no conjunto embreagem, de maneira bem conhecida por aqueles habilitados na técnica.

Finalmente, na patente U.S. N° 6.551.209 - do depositante desta =e incorporada nesta por referência - é ilustrada uma solução diferente de diferencial blocante. Na patente acima é ilustrado e descrito um diferencial blocante sem um conjunto embreagem de fricção, mas invés, compreende um arranjo de bloqueio mecânico. No diferencial da patente '209, provê-se um atuador de rampa de esferas reativo a um sinal elétrico capaz de introduzir uma quantidade de pinos nas correspondentes aberturas na engrenagem lateral do diferencial, por conseguinte, bloqueando a engrenagem lateral em relação à caixa de engrenagens. Para os propósitos da invenção, o movimento dos pinos que se dirigem ou se afastam da engrenagem lateral respectivamente provê quer uma condição bloqueada ou desbloqueada, também levando em conta uma entrada com respeito a um meio limitador de rotação da engrenagem de saída em relação à caixa de engrenagens.

Assim, pode ser visto que, com referência aos tipos descritos de diferencial blocante e diferencial de deslizamento limitado, há diversos mecanismos diferentes conhecidos por aqueles habilitados na técnica comumente usados para limitar (retardar) ou bloquear a rotação relativa entre a caixa de engrenagens e uma engrenagem lateral de saída. No entanto, deve ser apreciado que a maior parte dos arranjos de diferencial blocantes e diferencial de deslizamento limitado, comumente usada na técnica anterior, em especial um arranjo provido pelo depositante desta, tem em comum o fato de compreender algum tipo de membro axialmente móvel em conexão com a operação do mecanismo, que provê uma função blocante ou de deslizamento limitado.

Mais recentemente, uma parcela importante de veículos (especialmente carros de passeio e caminhões leves) vem incorporando algum tipo de sistema de controle de estabilidade, de tração, ou de segurança. Exemplos de tais sistemas incluem um sistema de controle de tração (TSC) , um sistema de frenagem antitravante (ABS) , e um programa eletrônico de estabilidade (ESP). É muito comum e desejável que tais sistemas incluam algum tipo de dispositivo modificador de tração, e preferivelmente um diferencial blocante ou diferencial de deslizamento limitado para atuação mais eficiente e segura, é importante que a lógica de controle do sistema receba algum tipo de sinal de retorno a partir do diferencial, com o qual a lógica do controle reconhece em um dado instante se o diferencial está na condição atuada (bloqueada) ou não-atuada (desbloqueada).

Desafortunadamente, o sensoreamento de uma condição bloqueada (ou desbloqueada) de um diferencial blocante ou o sensoreamento de um engate de embreagem crescente (ou decrescente) em um diferencial de deslizamento limitado compreende muitas vezes o sensoreamento de um movimento axial de um membro na caixa de engrenagens do diferencial, que tipicamente gira em um alojamento externo estacionário. Um modo óbvio de instalar um sensor na caixa de diferencial seria afixar o sensor à parte externa do diferencial, e transmitir o sinal elétrico do diferencial para o micro-processador por escovas, mas, infelizmente, tal arranjo não é praticável - nada pode ser afixado à parte externa da caixa do diferencial (no diâmetro externo), (ou se estender da mesma) porque, na fábrica, a coroa deve deslizar ao longo do diâmetro externo da caixa e ser parafusada no flange da caixa.

Outro obstáculo encontrado por aqueles habilitados na técnica, quando se tenta desenvolver novos arranjos para sensorear a mudança de estado em um diferencial blocante ou um diferencial de deslizamento limitado consiste no fato que o sistema sensor utilizado ter que ser capaz de resistir e operar eficientemente em ambientes desfavoráveis. Por exemplo, o mecanismo sensor, assim como todo o sistema, deve ser capaz de operar adequadamente ao longo de uma ampla faixa de temperatura (i.e., de cerca de -40°C a cerca de 190°C) . Também, o mecanismo sensor deve ser capaz de operar submerso em lubrificantes de petróleo, sem apresentar efeitos adversos com respeito à precisão do sinal do sistema sensor, que provê o estado presente do diferencial.

Sumário da Invenção

Por conseguinte, trata-se de um objetivo da invenção prover um mecanismo de engrenagem diferencial e um mecanismo e conjunto sensor melhorado, que superem os problemas da técnica anterior. Trata-se de um objetivo adicional da invenção prover um mecanismo de engrenagem e sistema sensor melhorados para realizar este objetivo, mas sem modificar substancialmente o mecanismo diferencial, e sem aumentar de modo apreciável o tamanho do mecanismo de engrenagem de diferencial.

Trata-se de um objetivo mais específico da invenção prover tal mecanismo de engrenagem diferencial melhorado e sistema sensor para este, no qual se detecta a mudança de estado usando um movimento axial, no diferencial, de um membro que já é parte requerida do mecanismo, em vez de requerer alguma espécie de membro "alvo" adicional.

Estes e outros objetivos da invenção serão realizados provendo um mecanismo de engrenagem diferencial melhorado incluindo uma caixa de engrenagens que define um eixo geométrico de rotação e uma câmara de engrenagem, um engrenamento diferencial sendo disposto na câmara de engrenagem incluindo pelo menos uma engrenagem de entrada e uma primeira e segunda engrenagens de saída. O mecanismo inclui um meio operável para limitar a rotação da engrenagem de saída em relação à caixa de engrenagens, e um meio de atuação para atuar o meio limitador de rotação. 0 meio de atuação sendo operável em resposta à entrada para mover o meio limitador de rotação da condição não-atuada para a condição atuada. O meio limitador de rotação inclui um membro disposto em direção à extremidade axial da caixa de engrenagens e móvel na direção do eixo geométrico de rotação entre uma primeira posição correspondente à condição não-atuada do meio limitador de rotação, e uma segunda posição correspondente à condição atuada.

O mecanismo de engrenagem diferencial melhorado se caracteriza por um conjunto sensor disposto adjacente à extremidade axial da caixa de engrenagens e incluindo um elemento sensor, e um membro de parede disposto axialmente entre o meio limitador de rotação e o meio de atuação. O membro de parede inclui uma porção não- ferromagnética disposta axialmente entre o elemento sensor e o membro móvel, sendo que o movimento do membro móvel entre a primeira posição e segunda posição resulta na correspondente mudança de fluxo magnético que acopla o elemento sensor e o membro móvel.

De acordo com outro aspecto da invenção, provê-se um mecanismo incluindo uma caixa definindo um eixo geométrico e uma câmara, o mecanismo inclui um meio de atuação para atuar o mecanismo, qual meio de atuação sendo operável em resposta a um sinal de entrada para mover o mecanismo entre uma primeira posição correspondente à condição não-atuada e uma segunda posição correspondente à condição atuada.

O mecanismo melhorado se caracteriza por um conjunto sensor disposto adjacente à extremidade axial da caixa e incluindo um elemento sensor e um membro de parede disposto axialmente entre o mecanismo e o meio de atuação. 0 membro de parede inclui uma porção não ferro- magnética, disposta axialmente entre o elemento sensor e o membro axialmente móvel, sendo que o movimento do membro axialmente móvel entre a primeira posição e a segunda posição resulta na correspondente mudança de fluxo eletromagnético que acopla o elemento sensor e o membro axialmente móvel. 0 elemento sensor compreende uma bobina eletromagnética disposta adjacente à extremidade axial da caixa, disposta geralmente concentricamente em torno do eixo geométrico.

Descrição Resumida dos Desenhos

A figura 1 é uma seção em corte transversal de um diferencial blocante, de acordo com os ensinamentos da presente invenção;

A figura 2 é uma vista em corte transversal axial fragmentada e ampliada, similar à figura 1, mas tomada em um plano diferente daquele da figura 1;

A figura 3 é uma vista em perspectiva explodida fragmentada de uma porção do mecanismo de engrenagem de diferencial mostrada nas figuras 1 e 2;

A figura 4 é uma seção em corte transversal ampliada e fragmentada e, em certa extensão, diagramática similar à figura 2, ilustrando um importante aspecto da invenção; A figura 5 é um gráfico de Voltagem versus Tempo, ilustrando uma porção de uma configuração de circuitagem de controle que pode ser usada em uma configuração pelo mecanismo sensor da invenção; e

A figura 6 é um esquema de circuito elétrico representando uma porção de uma configuração de uma circuitagem de controle, que pode ser usada com um mecanismo sensor de engate da presente invenção.

Descrição Detalhada da Configuração Preferida

Com referência aos desenhos, que, contudo, não restringem a invenção, a figura 1 é uma vista em corte transversal de um diferencial de deslizamento limitado, especificamente de um diferencial blocante de acordo com a invenção. A construção e operação específicas de diferenciais de tipo geral, aos quais a invenção se refere, e ao tipo específico da figura 1, poderão ser mais bem entendidas com referência às patentes acima incorporadas. Especificamente, a construção e função global do diferencial blocante da figura 1 são, em grande extensão, similares àquelas ilustradas e descritas na Patente U.S. N0 6.551.209 acima incorporada. No entanto, como já deve ter sido notado, o emprego desta não se restringe a diferenciais blocantes, apenas, mas também a diferenciais de deslizamento limitado, pelo menos naqueles que incluem alguma espécie de membro em seu interior axialmente móvel dentro da caixa de diferencial, de modo que este movimento represente a mudança de uma condição deslizante a uma condição não- deslizante. Ademais, o uso da invenção não se restringe a qualquer configuração particular, exceto se explicitamente especificado nas reivindicações anexas. Finalmente, deve ser notado que·, em um aspecto, a presente invenção compreende um sistema e conjunto sensor que podem ser usados eficientemente para detectar a mudança de estado de um mecanismo incluindo um membro interno associado, de modo que o movimento deste membro corresponda à mudança de estado ou à condição de operação do mecanismo associado.

O mecanismo de diferencial (diferencial blocante) da figura 1 inclui uma caixa de engrenagens 11 que define em seu interior uma câmara de engrenagens geralmente referenciada com o número 13. Na presente configuração, somente para efeito de exemplo, a caixa de engrenagens 11 compreende uma única caixa, e todas as partes no interior do diferencial são inseridas através de uma janela (não mostrada) na caixa 11, como bem conhecido por aqueles habilitados na técnica. No entanto, deve ser entendido que a presente invenção não se restringe a qualquer configuração particular de caixa ou à qualquer configuração particular de janela, e mesmo sequer à existência de tal janela. A entrada de torque no diferencial é tipicamente feita por uma coroa (não mostrada) , que pode ser afixada a um flange 15 (mostrado apenas de modo fragmentado) da caixa de engrenagens 11 de modo adequado, tal como por parafusos. Na câmara 13 há um jogo de engrenagens diferenciais, incluindo um par de pinhões 17 giratórios em um eixo de pinhão 19. Tipicamente, o eixo de pinhão 19 é preso em relação à caixa de engrenagens por um mecanismo qualquer, tal como um pino de fixação 21. 0 pinhão 17 compreende engrenagens de entrada das engrenagens diferenciais que se acoplam a um par de engrenagens laterais 23 e 25. As engrenagens laterais 23 e 25 respectivamente definem um endentamento reto interno 27 e 29, adaptado para engatar um endentamento externo correspondente a um par de eixos (não mostrado). A caixa de engrenagens 11 inclui porções de cubo anulares 31 e 33, que podem ser montadas em jogos de rolamentos (não mostrados) para prover um suporte rotacional a um mecanismo de diferencial rotativo no alojamento de diferencial (também não mostrado).

Como bem conhecido na técnica, quando o veículo se desloca a frente, em operação normal, não há nenhuma diferença de velocidade entre as engrenagens direita e esquerda 23 e 25, e, por conseguinte, o pinhão 17 não gira em relação ao eixo de pinhão 19. A caixa 11, os pinhões 17, e as coroas 23 e 25, todas giram em torno do eixo geométrico de rotação A (somente nas figuras 1 e 2) como bloco sólido.

Deve ser entendido que o diferencial blocante desta pode ser operado em diversos modos. 0 diferencial pode ser operado em manual, i.e., quando o motorista seleciona manualmente o modo bloqueado, de modo que o diferencial opere no modo bloqueado assim que o veículo se movimenta. Alternativamente, o diferencial blocante pode operar em modo automático onde, somente para efeito de exemplo, o micro-processador detecta uma condição de operação, tal como um início de deslizamento de roda, e transmite um sinal elétrico apropriado (de entrada) ao diferencial blocante, daí bloqueando a engrenagem lateral 2 5 em relação à caixa de engrenagens 11, para impedir uma diferenciação adicional.

Quanto ao modo automático de operação, deve ser entendido que em certas condições de operação, tal como quando o veículo percorre uma curva ou quando há uma pequena diferença de tamanho entre as rodas, será permitida uma certa ação de diferenciação entre as engrenagens 23 e 25.

No entanto, de acordo com a invenção, o diferencial blocante pode ou não incluir um conjunto embreagem ou qualquer outro mecanismo similar que meramente retarde ou limite à ação de diferenciação, e que ao invés provenha uma escolha entre uma condição não-atuada (figura 1) e

uma condição atuada (bloqueada) (figura 4), que não são mostradas aqui separadamente.

Referindo-se agora à figura 2, em conexão com a figura 1, o diferencial blocante da presente invenção inclui um mecanismo limitador de rotação geralmente referenciado com número 35. 0 mecanismo limitador de rotação 35 será mais bem entendido com referência à patente U.S. N° 6551209, que será entendido por aqueles habilitados na técnica, porque a presente invenção não se limita a qualquer estrutura ou modo de operação particular do mecanismo limitador de rotação 35, exceto quando especificamente indicado nas reivindicações anexas, sendo que o mecanismo 35 será descrito apenas resumidamente e somente através de histórico e exemplo. A caixa de engrenagens 11 inclui uma parede de extremidade 37 que define dois arranjos de furo. O primeiro arranjo de furos (mostrado na figura 1) compreende uma pluralidade de furos de pino 39 que se estende axialmente por toda extensão axial da parede de extremidade 37. Em cada furo de pino 39 há um membro de pino, geralmente cilíndrico, axialmente móvel 41 (daqui por diante e nas reivindicações - "membro blocante"). O segundo arranjo de furos (figura 2) compreende uma pluralidade de furos de mola 43 que se estende da extremidade esquerda na figura 2 da parede de extremidade 37, apenas parcialmente através da espessura axial da parede de extremidade 37, de modo que em cada furo de mola 43 seja colocada uma mola de compressão helicoidal 45.

A extremidade esquerda de cada mola de compressão 2 5 se assenta em uma placa de rampa interna 47 (figura 3) de um atuador de rampa de esferas geralmente referenciado com o número 49. O atuador de rampa de esferas 49 também inclui uma placa de rampa externa 51, e uma pluralidade de membros de carne (esferas) 53 é disposta entre a placa de rampa interna 47 e a placa de rampa externa 51, de maneira bem conhecida por aqueles habilitados na técnica de atuadores de rampa de esferas. O atuador de rampa de esferas 49 pode ser considerado como fazendo parte do mecanismo limitador de rotação 35.

Disposto axialmente à caixa de engrenagens 11 (a esquerda nas figuras 1 e 2, a partir do atuador de rampa de esferas 49) há um atuador eletromagnético geralmente referenciado com número 55, que preferivelmente compreende uma bobina eletromagnética anular 57 disposta radialmente a partir deste, e suportado por um membro de suporte anular 59. 0 membro de suporte 59 envolve a porção de maior diâmetro da porção de cubo anular 31, de modo que o atuador eletromagnético 5 permaneça estacionário, (i.e., fixo em relação a um alojamento de diferencial externo - não mostrado aqui) e a caixa de engrenagens 11 fica livre para girar no mesmo e em relação ao mesmo, 0 atuador eletromagnético 55, em certos aspectos, está ilustrado e descrito em detalhes em uma ou mais patentes acima incorporadas.

A atuação da bobina eletromagnética 57 é reativa a um sinal elétrico de entrada transmitido para a bobina 57 através de um par de terminais elétricos 61 (figura 2), o número 61 sendo usado para referenciar quer os próprios terminais, ou o sinal elétrico de entrada.

Referindo-se primariamente às figuras 2 e 3, dispostos imediatamente adjacente à . bobina eletromagnética 57 há uma placa atuadora anular 63 fixa por meios adequados, tal como através de um endentamento, para não girar em relação à placa de rampa externa 51. A conexão entre a placa atuadora 63 e a placa de rampa externa 51 será descrita, em detalhes em conexão com a descrição do mecanismo sensor da invenção. Por conseguinte, e como bem conhecido por aqueles habilitados na técnica, e como ilustrado e descrito nas patentes acima incorporadas, quando se energiza a bobina 57, a trajetória de fluxo resultante passa através da placa atuadora 63 e acopla por fricção a placa às superfícies de fricção adjacentes no alojamento de bobina 65. 0 alojamento de bobina 65 pref erivelmente é fixo de modo a não girar em relação a um alojamento de diferencial externo, não mostrado aqui, mas representado na figura 2 pelo símbolo "Terra" referenciado com o número 66. Assim se retarda a rotação da placa atuadora anular 63 e, por conseguinte, da placa de rampa interna 51, em relação à caixa de engrenagens

11. No entanto, a placa de rampa interna 47 é presa de modo a não poder girar com a caixa de engrenagens 11, de modo que, com uma pluralidade de ressaltos 67 (figura 3), e, por conseguinte, a ação de rampa resulta em um movimento axial para a direita (figuras 1 a 3) da placa de rampa interna 47, em oposição à força exercida pelas molas 45. Referindo-se novamente à figura 1, a face externa da engrenagem lateral 23 (i.e., o lado voltado para a parede de extremidade 37) define uma pluralidade de aberturas 69, quais aberturas 69 são dispostas em um arranjo correspondente ao arranjo de furos de pino 39.

Assim, com o arranjo de furos de pino 39 e aberturas 69 circunferencialmente alinhados (na posição da figura 1) a atuação da bobina eletromagnética 57 move a placa de rampa interna 47 para a direita na figura 1, e move os membros de pino 41 de modo a acoplar as aberturas 69, por conseguinte bloqueando a engrenagem lateral 23 em relação à caixa 11 (condição atuada ou "bloqueada").

A maior parte do descrito até aqui já era conhecida, primariamente a partir das patentes acima incorporadas, mas, agora em conexão com todas as figuras correlacionadas, um importante aspecto da invenção será descrito. Como já estabelecido anteriormente, um dos objetivos da presente invenção é a condição de detectar a existência das condições bloqueada ou não-bloqueada (i.e. a condição de detectar a mudança de estado de um mecanismo) utilizando o movimento axial, dentro do mecanismo, de um membro que faz parte deste mecanismo.

Na presente configuração, apenas para efeito de exemplo, o membro axialmente móvel inclui a placa de rampa 47 do atuador de rampa de esferas 49. De acordo com um aspecto da presente invenção, a placa de rampa interna 47 serve como membro axialmente móvel para os propósitos das reivindicações, sem que seja requerida qualquer outra estrutura de alvo, a ser detectada pelo mecanismo sensor, como será descrito a seguir.

Referindo-se agora primariamente as figuras 2, 3, 4, o mecanismo sensor da invenção será descrito. De acordo com uma configuração preferida da invenção, o alojamento da bobina 65 é tipo "duas cavidades" (i.e. o alojamento de bobina 65 define não apenas somente uma cavidade para a bobina eletromagnética 57 (ou bobina atuadora) mas também uma cavidade, na qual é instalada uma bobina sensora 71), cuja função será descrita subseqüentemente.

A bobina sensora 71 compreende uma bobina eletromagnética (ou magneticamente-atuada). Em ambos casos, a bobina sensora 71 (daqui por diante e nas reivindicações também chamada "elemento sensor") preferivelmente provê um dispositivo sensor de proximidade - quais termos são bem entendidos na técnica. Como também bem conhecido na técnica de atuação eletromagnética, o alojamento da bobina 65 compreende um membro ferromagnético, assim como a placa atuadora anular 63, que compreende parte do "circuito" eletromagnético, para os propósitos de atuação do atuador de rampa de esferas 49. A placa de rampa interna 4 7 também preferivelmente compreende um membro ferromagnético, por razões que subseqüentemente serão aparentes.

No entanto, de acordo com um importante aspecto da presente invenção, a porção radialmente interna da placa atuadora 63, imediatamente adjacente à bobina sensora 71 é substituída por um membro de janela anular 73, como nas figuras 3 e 4. 0 termo "janela" usado aqui com referência ao membro 73, primariamente para explicar, para os propósitos da invenção, que o membro de janela 73 não é ferromagnético e, portanto, o circuito eletromagnético (trajetória de fluxo) não contido no membro de janela 73 permite a passagem das linhas de fluxo F (figura 4). Ao contrário, como bem conhecido na técnica, as linhas de fluxo que resultam da atuação da bobina 57 estão contidas na placa atuadora 63, e as linhas de fluxo passam verticalmente pela mesma. Na configuração, somente exemplar, o membro de janela interna 73 compreende um membro de alumínio, que proporciona integridade estrutural e durabilidade para transmitir torque da placa atuadora anular 63 para a placa de rampa externa 51. Também, como bem conhecido por aqueles habilitados na técnica, o membro de janela de alumínio 73 aumenta ligeiramente a densidade de fluxo em relação ao ar.

Ao mesmo tempo, e como melhor visto na figura 4, o membro de janela anular 73 é disposto axialmente entre o elemento sensor 71 e a placa de rampa interna 47, o membro axialmente móvel na presente configuração. Quando uma corrente de sensoreamento é aplicada ao elemento sensor 71, resulta uma trajetória de fluxo eletromagnético F, como na figura 5. A trajetória de fluxo F passa através do alojamento da bobina 85, em torno do elemento sensor 71, pelo membro de janela 73, pela folga de ar, e então pela parte da placa de rampa 47. Como se sabe a partir da resumida descrição anterior da operação do mecanismo limitador de rotação 35 e do atuador eletromagnético 55, a placa de rampa interna 47 se move axialmente (ver a seta na figura 4) entre uma primeira condição (figura 2) não-atuada do mecanismo 35, e uma segunda condição (posição para qual a placa de rampa interna 4 7 se move - figura 4) , que corresponde à condição atuada do mecanismo 35.

De acordo com um importante aspecto da presente invenção, a medida que muda a posição axial da placa de rampa 47, a extensão de trajetória de fluxo magnético muda, mas de modo não afetado pelo membro de base janela 73.

As mudanças na extensão de trajetória de fluxo que resultam do deslocamento adicional da placa de rampa interna 47 de ou para o elemento sensor 71, resulta respectivamente quer no aumento ou redução de densidade de fluxo (ou indutância) da trajetória de fluxo F. As mudanças na densidade de fluxo (ou indutância) podem então ser detectadas ou monitoradas por uma circuitagem externa de controle, capaz de converter a densidade de fluxo detectada (ou indutância) para um valor que represente as mudanças na separação axial entre a bobina sensora 71 e a placa de rampa 47.

Referindo-se agora primariamente à figura 5, que mostra um gráfico de Voltagem e Tempo e ilustra um importante relacionamento usado por uma configuração de mecanismo sensor da invenção. Em conexão com o desenvolvimento da invenção, investigou-se uma série de arranjos diferentes de sensor do tipo proximidade, incluindo o conhecido sensor de indução de pulso (PI) . Em um arranjo de sensor PI, a bobina sensora 71 é carregada por uma corrente conhecida (pulso de corrente constante na figura 5). Esta corrente conhecida produz um campo magnético que induz a trajetória de fluxo magnético F mostrada na figura 4, que armazena energia nos materiais (Energia = 1/2 LI2) . A corrente de bobina conhecida então é abruptamente terminada, fazendo cessar (decair) a trajetória de fluxo magnético F, e dissipando a energia. A medida que a trajetória de fluxo magnético F muda, a mudança provoca um fluxo de correntes Eddy na placa de rampa interna 47, mas as correntes Eddy decaem lentamente por causa da resistência interna da placa de rampa ferromagnética 47. A medida que as correntes Eddy descritas fluem na placa de rampa 47, as correntes Eddy também produzem um campo magnético, que por sua vez, induz uma corrente de retorno na bobina sensora 71, resultando em uma força eletromotriz (FEM) de retorno. Quando a voltagem resultante (a partir da FEM de retorno) é medida na bobina 71, ocorre uma inflexão de voltagem negativa (INFLEXÃO (SPIKE) na figura 5) tendo uma taxa ou curva de decaimento exponencial, como na figura 5. A taxa de decaimento da inflexão negativa é função da indutância que, por sua vez, é diretamente relacionada à distância de folga de ar da bobina sensora 71 à placa de rampa interna 47. No entanto, como deve ser entendido por àqueles habilitados na técnica de sensores, a invenção não se restringe ao conceito de sensor acima descrito, ou a qualquer outro conceito particular, exceto quando explicitamente indicado nas reivindicações anexas.

Uma variedade de sistemas sensores é disponível e bem conhecida, mas a invenção não se restringe a um sensoreamento de indução de pulso. Circuitos osciladores de Tanque Ajustável, onde um indutor e capacitor que constituem um oscilador de freqüência ajustável podem ser usados para determinar a distância através da freqüência de oscilação. Enquanto este conceito pode ser usado para buscar qualquer metal, ele não vê através do alumínio, se a freqüência for demasiadamente alta. Isto inclui uma circuitagem de extremidade frontal do oscilador ajustável. Outros sensores magnéticos de proximidade conhecidos e arranjos LVDT também podem ser implementados. No desenvolvimento da invenção se percebeu que o sensoreamento de indução de pulso foi relativamente simples e efetivo, neste ambiente particular.

Em vista da particular aplicação da invenção, o conceito de sensoreamento/ detecção acima descrito compreende uma configuração preferida, parcialmente porque se descobriu que o mesmo é eficaz em uma ampla gama de temperaturas de operação (de cerca de -40°C a cerca de 190°C Celsius), quando imerso em vários lubrificantes petroquímicos. Sendo que nem variações de temperatura nem diversos óleos parecem exercer qualquer efeito negativo com respeito à capacidade de sensorear com precisão a mudança de estado (movimento axial) da placa de rampa 47.

Referindo-se agora primariamente à figura 6, onde é ilustrada uma porção de circuitagem de controle elétrico, geralmente referenciada com o número 81, que é usada para implementar o conceito de sensoreamento, como ilustrado e descrito em conexão com a figura 5. No circuito da figura 6, um "Trem de Pulsos" (Pulso de Corrente Constante da figura 5) é uma entrada para circuitagem de controle 81.

A saída do circuito de controle 81 é um sinal analógico 91 que dá a distância da placa 47 à bobina sensora 71. A presente invenção foi descrita em detalhes através desta especificação, e deve ser aparente àqueles habilitados na técnica, através de uma leitura minuciosa, que é possível introduzir várias alterações e modificações na mesma. No entanto, a presente invenção inclui tais alterações e modificações, desde que englobadas no escopo das reivindicações que se seguem.

Claims (9)

1. Mecanismo diferencial de engrenagem, incluindo uma caixa de engrenagens (11), definindo um eixo geométrico de rotação (A) e uma câmara de engrenagens (13), um engrenamento diferencial disposto na citada câmara de engrenagem incluindo pelo menos uma engrenagem de entrada (17) e primeira e segunda engrenagens de saída (23, 25), um meio operável (35) para limitar a rotação da citada primeira engrenagem de saída (23) em relação à citada caixa de engrenagens (11), e um meio de atuação (5) para atuar o citado meio limitador de rotação (35), o citado de atuação (55) sendo operável em resposta à entrada (61) para mover o citado meio limitador de rotação de uma condição não-atuada para uma condição atuada, o citado meio limitador de rotação (35) inclui um membro (47) disposto em direção à extremidade axial da citada caixa de engrenagens (11) e móvel na direção do citado eixo geométrico de rotação (A) entre uma primeira posição correspondente à citada condição não-atuada do citado meio limitador de rotação (35) e uma segunda posição correspondente à citada condição atuada, caracterizado pelo fato de: a- um conjunto sensor ser disposto adjacente à citada extremidade axial da citada caixa de engrenagens (11) e incluir um elemento sensor (71) e um membro de parede (63, 73) dispostos axialmente entre o citado meio limitador de rotação (35) e o citado meio de atuação (55); b- o citado membro de parede (63, 73) incluir uma porção não-ferromagnética (73) disposta axialmente entre o citado elemento sensor (71) e o citado membro móvel (47), sendo que o movimento do citado membro móvel entre a citada primeira posição (figura 1) e a citada segunda posição (figura 4) resulta na correspondente mudança de fluxo eletromagnético (F) que acopla o citado elemento sensor (71) e o citado membro móvel (47).

2. Mecanismo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado meio operável para limitar a rotação da citada primeira engrenagem de saída (23) em relação à citada caixa de engrenagens (11) incluir uma pluralidade de membros bloqueadores (41) dispostos em aberturas (39) definidas pela citada extremidade axial (37) da citada caixa de engrenagens (11), e axialmente móvel de uma posição não-bloqueada (figura 1) para uma posição bloqueada (figura 4), engatados com as correspondentes aberturas (69) definidas pela citada primeira engrenagem de saída (23).

3. Mecanismo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o citado meio de atuação (55) compreender uma primeira bobina eletromagnética (57) disposta adjacente à citada extremidade axial (3 7) da citada caixa de engrenagens (11) , e disposta geralmente concentricamente em torno do citado eixo geométrico de rotação (A).

4. Mecanismo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de o citado membro de parede (63, 73) incluir uma porção ferromagnética (63) disposta axialmente entre a citada primeira bobina eletromagnética (57) e o citado meio limitador de rotação (35) , o citado elemento sensor (71) sendo disposto radialmente para dentro da citada primeira bobina eletromagnética (57).

5. Mecanismo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o citado elemento sensor compreender uma segunda bobina eletromagnética (71) disposta geralmente concentricamente em torno do citado eixo geométrico de rotação (A) .

6. Mecanismo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de as citadas primeira e segunda bobinas eletromagnéticas (57, 71) serem dispostas no mesmo alojamento de bobina ferromagnética (65), sendo que o citado alojamento de bobina (65) é fixo em relação ao alojamento externo de diferencial (66) .

7. Mecanismo, incluindo uma caixa (11) que define um eixo geométrico de rotação (A) e uma câmara (13), o citado mecanismo incluindo um meio de atuação (55) para prover sua atuação, o meio de atuação (55) sendo operável em resposta a uma entrada (61) para mover o mecanismo a partir da condição não-atuada para a condição atuada, o mecanismo incluindo um membro (47) axialmente disposto em direção à extremidade axial (37) da caixa (11) e móvel em direção do eixo geométrico (A) entre uma primeira posição correspondente à citada condição não-atuada do mecanismo, e uma segunda posição correspondente à citada condição atuada do mecanismo, caracterizado pelo fato de: a- um conjunto sensor ser disposto adjacente à citada extremidade axial (37) da citada caixa (11) e incluir um elemento sensor (71) e um membro de parede (63, 73), dispostos axialmente entre o mecanismo e o meio de atuação (55); b- o citado membro de parede (63, 73) incluir uma porção não-ferromagnética (73) disposta axialmente entre o citado elemento sensor (71) e o citado membro móvel (47) , sendo que o movimento do citado membro axialmente móvel (47) entre uma citada primeira posição e uma citada segunda posição resulta na correspondente mudança de fluxo eletromagnético (F) , que acopla o citado elemento sensor (71) e o citado membro axialmente móvel (47); e c- o citado elemento sensor compreender uma bobina eletromagnética (71) disposta adjacente à citada extremidade axial (37) da citada caixa (11), e geralmente concentricamente com o citado eixo geométrico (A).

8. Mecanismo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o citado meio de atuação (55) compreender uma primeira bobina eletromagnética (57) disposta adjacente à citada uma extremidade axial (37) da citada caixa (11) , e geralmente concentricamente com o citado eixo geométrico (A) , o citado elemento sensor compreendendo uma segunda bobina eletromagnética (71).

9. Mecanismo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o citado membro de parede incluir uma porção eletromagnética (63) disposta axialmente entre a citada primeira bobina eletromagnética (57) e o citado mecanismo, a citada bobina eletromagnética (71) sendo disposta radialmente para dentro da citada primeira bobina eletromagnética (57).