ES2709341T3 - Sistema de impulsión verdadero a las cuatro ruedas para vehículos - Google Patents

Abstract

Un tren de impulsión (10) para un vehículo de impulsión a las cuatro ruedas que comprende: un árbol de impulsión frontal (36) conectado a una transmisión (32); dos ejes frontales (28, 30), estando cada eje conectado a una rueda frontal correspondiente (16, 18); un diferencial frontal (26) acoplado con el árbol de impulsión frontal (36) y los ejes frontales (28, 30) a través de un conjunto de engranajes del diferencial frontal, incluyendo el diferencial frontal (26) un embrague de sobremarcha bidireccional frontal que controla la transmisión de la transferencia del par de torsión entre el árbol de impulsión frontal (36) y los ejes frontales (28, 30), incluyendo el embrague de sobremarcha bidireccional frontal: un bastidor del embrague frontal conectado al árbol de impulsión frontal para ser rotable por el árbol de impulsión frontal (36), incluyendo el bastidor del embrague frontal una superficie interior de la leva, un conjunto de rodillos frontales está situado dentro del bastidor del embrague frontal y contiguo a la superficie de la leva, incluyendo el conjunto de rodillos frontales incluye una jaula antivuelco con una pluralidad de rodillos dispuestos en dos conjuntos dentro de unas ranuras formadas en la jaula antivuelco, siendo los rodillos rotables dentro de las ranuras, y una pluralidad de muelles dispuestos para posicionar los rollos dentro de las ranuras, en donde la jaula antivuelco es rotable dentro del bastidor del embrague frontal, dos bujes frontales, estando cada buje frontal situado en el bastidor del embrague frontal y posicionado radialmente hacia adentro desde un conjunto de los rodillos situados entre una superficie exterior del buje frontal y la superficie interior de la leva, estando cada buje frontal acoplado con un extremo axial de uno de los ejes frontales (28, 30) para rotar en combinación con ellos, siendo los bujes frontales rotables independientemente dentro de la jaula antivuelco y el bastidor del embrague frontal, y un conjunto de control de acoplamiento frontal situado dentro del bastidor para controlar el acoplamiento y desacoplamiento del embrague de sobremarcha bidireccional frontal, incluyendo el conjunto de control de acoplamiento frontal un dispositivo electromecánico que es controlable para impedir la rotación de la jaula antivuelco con relación al bastidor del embrague frontal para ajustar la jaula antivuelco con relación al bastidor del embrague frontal para ajustar la jaula antivuelco con relación al bastidor del embrague frontal; en donde el embrague de sobremarcha bidireccional frontal transmite el par de torsión desde el árbol de impulsión frontal (36) a los ejes frontales (28, 30) cuando el bastidor del embrague frontal está rotando más rápido que los ejes frontales (28, 30) y el conjunto de control de acoplamiento es activado para ajustar la jaula antivuelco con relación al bastidor del embrague; dos ejes traseros (22, 24), cada uno conectado a una rueda trasera correspondiente (12, 14); y un diferencial trasero (20) acoplado con los ejes traseros (22, 24) y la transmisión (32) a través de un conjunto de engranaje diferencial, caracterizado por que: el diferencial trasero (20) incluye un embrague de sobremarcha bidireccional que controla la transferencia del par de torsión entre la transmisión (32) y los ejes traseros (22, 24), incluyendo el embrague de sobremarcha bidireccional: un bastidor del embrague trasero rotable por la transmisión (32), incluyendo el bastidor del embrague trasero una superficie interior de la leva, un conjunto de rodillos traseros situado dentro del bastidor del embrague trasero y contiguo a la superficie de la leva, incluyendo el conjunto de rodillos traseros al menos una jaula antivuelco con una pluralidad de rodillos dispuestos en dos conjuntos dentro de las ranuras formadas en la jaula antivuelco, siendo los rodillos rotables dentro de las ranuras, en donde la jaula antivuelco es rotable dentro del bastidor del embrague trasero, y dos bujes traseros, estando cada buje trasero situado en el bastidor del embrague trasero y posicionado radialmente hacia adentro desde un conjunto de los rodillos situados entre una superficie exterior del buje trasero y la superficie interior de la leva, estando cada buje trasero acoplado con un extremo axial de uno de los ejes traseros (22, 24) para rotar en combinación con ellos, siendo los bujes traseros rotables independientemente dentro de la jaula antivuelco y del bastidor del embrague trasero, en donde los rodillos en cada grupo del conjunto de rodillos traseros están adaptados para acoplar mediante cuñas el correspondiente buje trasero al bastidor del embrague trasero cuando el vehículo está desplazándose en línea recta y uno del buje trasero correspondiente o del bastidor del embrague trasero está rotando más rápido que el otro para transmitir el par de torsión entre ellos; en donde el embrague de sobremarcha bidireccional frontal está configurado de modo que cuando el vehículo está desplazándose en línea recta y el conjunto de control de acoplamiento frontal está activado, los rodillos en el embrague de sobremarcha bidireccional frontal se acuñan para transmitir el par de torsión a una velocidad que es el cinco por ciento o menor que la velocidad a la que el embrague de sobremarcha bidireccional trasero transmite el par de torsión a los ejes traseros (22, 24).

Description

DESCRIPCION

Sistema de impulsion verdadero a las cuatro ruedas para vehmulos

Campo de la invencion

La invencion se refiere a los sistemas de impulsion y, mas particularmente, a un sistema de impulsion mejorado disenado para proporcionar sustancialmente una capacidad de impulsion verdadera a las cuatro ruedas.

Antecedentes

Hay muchos sistemas en el mercado que tratan de proporcionar una capacidad de impulsion a las cuatro ruedas. Estos sistemas estan todos disenados para acoplar las cuatro ruedas aunque tambien permiten un diferencial de velocidad a traves del eje. No obstante, muchos de estos sistemas no proporcionan una verdadera impulsion a las cuatro ruedas en donde cada rueda proporciona sustancialmente la misma velocidad durante todos los estados de impulsion. En vez de ello, los sistemas permiten algun grado de deslizamiento.

Sistemas actuales de embrague de sobremarcha bidireccional de impulsion a las cuatro ruedas

La Figura 1 ilustra el sistema de impulsion de un vehmulo convencional de impulsion a las cuatro ruedas con un embrague de sobremarcha bidireccional frontal. El sistema de impulsion incluye cuatro ruedas. La rueda trasera izquierda RLW esta conectada a un diferencial trasero RD a traves de un eje trasero izquierdo RLA. La rueda trasera derecha RRW esta conectada al diferencial trasero RD a traves de un eje trasero derecho. La rueda frontal izquierda FLW esta conectada a un diferencial frontal FD a traves de un eje frontal izquierdo FLA. La rueda frontal derecha FRW esta conectada al diferencial frontal FD a traves de un eje frontal derecho FRA.

El diferencial trasero RD esta conectado a la transmision T a traves de un arbol de impulsion trasero RDS. El diferencial frontal FD esta conectado a la transmision T a traves de un arbol de impulsion frontal FDS.

Operacion en Unea recta

Durante la impulsion en lmea recta mientras el vehmulo en un modo de cuatro ruedas en modo a demanda (es decir, la impulsion a las cuatro ruedas se acopla solamente cuando es necesario) ambas ruedas traseras RLW, RRW son las ruedas de impulsion primarias y estan conectadas a traves del diferencial trasero RD para rotar a la misma velocidad. En un estado de no deslizamiento de las ruedas traseras el arbol de impulsion frontal FDS esta acoplado en el diferencial frontal FD, pero los ejes frontales FLA, FRA no estan acoplados con el diferencial frontal. Esto es, los ejes frontales FLA, FRA y las ruedas frontales FLW, FRW estan generalmente en un estado de sobremarcha de modo que el diferencial frontal FD no esta impulsando los ejes frontales FLA, FRA y, por lo tanto, no esta transmitiendo par de torsion alguno a las ruedas frontales. Esto significa que las ruedas frontales FLW, FRW son libres de rotar a sus velocidades base reales.

Con objeto de que las ruedas frontales se acoplen, las ruedas traseras tienen que deslizar (traccion interrumpida) o aumentar la velocidad de giro aproximadamente un 20% mas rapido que las ruedas frontales. Mientras se impulsa en lmea recta, una vez que las ruedas traseras deslizan un 20%, el estado de sobremarcha en el diferencial frontal FD es superado y ambos ejes frontales son acoplados. Esto da como resultado que la transmision T transmita el par de torsion a las ruedas frontales a traves de la impulsion frontal que esta engranada de una manera que disminuye la velocidad base de los vehmulos. Cuando la velocidad base ha aumentado de modo que haga que la velocidad de la rueda trasera rote menos de un 20% mas deprisa que la velocidad base, o que la velocidad de las ruedas traseras haya disminuido para que este rotando menos del 20% mas rapido que la velocidad base, las ruedas frontales comenzaran de nuevo a marchar mas rapido y no se transmitira el par de torsion alguno a las ruedas frontales. Operacion de giro

En una esquina las cuatro ruedas tratan de rotar a diferentes velocidades. Esto se muestra en la tabla en la Figura 4 que representa las revoluciones de la rueda con respecto al radio de giro de las cuatro ruedas. Para un vehmulo con un eje trasero bloqueado o eje solido (es decir, un eje en el que los ejes traseros RLA, RRA estan conectados, bien ffsicamente o a traves de engranajes, de modo que siempre roten a la misma velocidad) la velocidad base esta marcada por la rueda trasera exterior debido a la dinamica del vehmulo (es decir, la rueda trasera exterior tiene que cubrir una distancia circunferencial mayor que la rueda trasera interior cuando gira alrededor de un eje comun). Como ambas ruedas traseras estan rotando a la misma velocidad y la rueda trasera exterior es la rueda de impulsion, la rueda trasera interior esta comenzando a friccionar o arrastrarse sobre el terreno. Esto puede dar lugar a ineficiencias, desgaste del terreno y/o desgaste de los neumaticos.

La razon principal es que los sistemas convencionales de embrague de sobremarcha bidireccional de impulsion a las cuatro ruedas tienen un 20% menos de impulsion para girar. Con la rueda trasera exterior marcando la velocidad base, la rueda frontal interior ira mas lenta que la rueda trasera exterior como se muestra en la Figura 4. Si no hay menos impulsion el embrague de sobremarcha para el eje frontal interior se acoplana y comenzana a impulsar el par de torsion. Esto hana que la rueda frontal interior se desplazase a una velocidad incorrecta y crease ineficiencias, desgaste del terreno, desgaste de los neumaticos y, mas importante, direccion de par.

Como se ha mencionado antes, durante un giro la rueda trasera exterior esta marcando la velocidad base, la rueda trasera interior esta friccionando o arrastrandose, y las ruedas frontales estan en sobremarcha. Con referencia a la Figura 5 que representa la diferencia del porcentaje entre las velocidades de la rueda frontal y la trasera en relacion con el radio de giro de un eje trasero bloqueado, una vez que la rueda trasera exterior deslice o gire un cierto porcentaje, marcado por la geometna del vehmulo y el radio de giro, el control del embrague de sobremarcha bidireccional que controla la transferencia del par de torsion a la rueda frontal interior se acoplara e impulsara el par de torsion a traves de la rueda frontal interior. En este momento ambas ruedas traseras y la rueda frontal interior estan impulsando el par de torsion y su velocidad esta marcada por la lmea de impulsion, no la velocidad base. La rueda frontal exterior esta todavfa en sobremarcha permitiendola girar a la velocidad rotacional marcada por la velocidad basica y la geometna del vehmulo. Cuando ambas ruedas traseras y la rueda frontal interior deslizan un cierto porcentaje, nuevamente marcado por la geometna del vehmulo y el radio de giro, el embrague de sobremarcha bidireccional que controla la transferencia del par de torsion a la rueda frontal exterior se acoplara y el par de torsion sera transmitido a las cuatro ruedas, incluso aunque tres de las ruedas estuvieran deslizando.

Acunamiento

El sistema de impulsion existente es propenso a un estado denominado acunamiento. El acunamiento se produce cuando el par de torsion esta siendo impulsado a traves del embrague de sobremarcha bidireccional y ocurre un rapido cambio de direccion. Esto puede hacer que los rodillos en el embrague sean posicionados o bloqueados en el lado incorrecto del perfil del embrague, lo que impide que los bujes rueden mas rapido. El efecto hace que la impulsion frontal actue como un eje solido, pero con la diferencia de velocidad del 20% en la lmea de impulsion da como resultado el estado de friccion de los neumaticos frontales. Este estado puede causar un excesivo desgaste del neumatico y un desgaste del terreno. Esto tambien afecta al esfuerzo de direccion y la estabilidad del vehmulo. El vehmulo tratara de mantener una lmea recta debido al efecto de la impulsion frontal que actua como un eje solido. Debido al estado de acunamiento en los sistemas actuales se han tomado precauciones para ayudar a reducir el acunamiento. Una de estas precauciones es el uso de un interruptor de corte de modo que cuando el vehmulo es desplazado de la direccion hacia adelante a la direccion hacia atras para automaticamente desacoplar el embrague de sobremarcha bidireccional (por ejemplo, apagando la bobina que esta ajustando la jaula antivuelco). Este sistema tambien usa el interruptor de corte cuando se pasa de la direccion hacia atras a la direccion hacia adelante. Otro modo de reducir el acunamiento es el uso de un interruptor, cuando se aplican los frenos, lo que interrumpira la energfa al sistema de impulsion a las cuatro ruedas. Se pueden usar muchos otros metodos para reducir el acunamiento, pero ninguno es un 100% efectivo con la diferencia del 20% en las velocidades en la lmea de impulsion.

Sistemas de impulsion convencionales

Un sistema de impulsion convencional tendna la misma disposicion del vehmulo que en la Figura 1, pero el mecanismo en los diferenciales frontal y trasero sena diferente. Los sistemas de impulsion mas comunes tienen un diferencial abierto con la posibilidad de ser bloqueado en un eje solido en ambos diferenciales frontal y trasero. La lmea de impulsion en un sistema convencional tambien usana una lmea de impulsion que esta engranada en una relacion 1:1.

Operacion en tfnea recta

Durante la impulsion en lmea recta mientras el vehmulo esta en impulsion a las cuatro ruedas y todos los ejes no estan bloqueados, las cuatro ruedas estan rotando a la misma velocidad. Esto se debe a que la lmea de impulsion esta engranada en una relacion 1:1 y los diferenciales frontal y trasero estan siendo impulsados a la misma velocidad y no es necesaria una diferenciacion a traves de los ejes. Este es tambien el caso de cuando alguno o ambos diferenciales frontal y trasero estan en una posicion bloqueada creando un eje solido.

Operacion de giro

Los sistemas convencionales de impulsion a las cuatro ruedas tienen el diferencial trasero bloqueado y la impulsion frontal estara en el estado abierto hasta que el modo de eje solido sea seleccionado por el usuario. Durante el giro con un eje solido en el diferencial trasero y un diferencial abierto en el frontal, solamente un neumatico esta girando a la velocidad base correcta. Debido a la dinamica del vehmulo la rueda trasera exterior es considerada la rueda de impulsion y esta girando a la velocidad base. La rueda trasera interior esta siendo impulsada a la misma velocidad que la rueda trasera exterior, pero la velocidad base es inferior. Esto hace que la rueda trasera interior friccione o deslice durante un giro.

Como las dos ruedas frontales estan conectadas a un diferencial abierto, les esta permitido diferenciarse a traves del eje. No obstante, el diferencial esta siendo impulsado a una velocidad incorrecta. Esto es, el diferencial frontal abierto toma la velocidad de entrada y la promedia a traves del eje. En un estado normal de no deslizamiento la velocidad promedio a traves del eje esta centrada alrededor de la mitad del vehmulo. Como la rueda trasera exterior esta desplazandose a una velocidad diferente (o arco) que el promedio de las dos ruedas frontales, ambas ruedas frontales estan friccionando cuando en un giro provocan un par de torsion de la lmea de impulsion no necesario o un enlace de la lmea de impulsion.

Una vez que el operador selecciona el modo de eje solido del vehmulo ambas ruedas frontales estan bloqueadas conjuntamente y ahora rotan a la misma velocidad. Cuando giran, la rueda frontal exterior va mas lenta de lo que marca la velocidad basica, lo que hace que la rueda friccione. Al mismo tiempo la rueda frontal interior esta yendo mas rapido que lo que marca la velocidad basica haciendo que tambien friccione.

Debido a que las ruedas estan siendo impulsadas a las velocidades incorrectas en una esquina, los sistemas convencionales no son muy eficientes. Causan un dano importante al terreno o un desgaste debido a la friccion de los neumaticos. Tambien provocan el desgaste de los neumaticos debido a la friccion. Al ser los neumaticos impulsados a las velocidades incorrectas tambien tiene consecuencias con el funcionamiento de la direccion y del giro del vehmulo. La diferencia entre la velocidad base y la real de la rueda tiene como resultado que las ruedas tratan de enderezar el vehmulo. Esto causa un aumento del desgaste de los componentes de la direccion asf como la fatiga de los viajeros ya que es necesaria una entrada mayor para mantener el vehmulo en el giro. Muchos fabricantes han anadido una direccion asistida para tratar de minimizar la entrada del operador en una esquina debido a las operaciones de la impulsion a las cuatro ruedas.

Existe por lo tanto la necesidad de un sistema mejorado de impulsion a las cuatro ruedas que incorpore unos embragues de sobremarcha bidireccional en un sistema de impulsion que minimice la friccion en todas las ruedas mientras que permite una relacion de engranaje 1:1 o proxima a 1:1 entre las ruedas frontales y traseras.

El documento GB 2.252.801 describe un tren de impulsion para un vehmulo de impulsion a las cuatro ruedas de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 con un diferencial frontal para rotar dos ejes frontales. El diferencial frontal incluye dos embragues de sobremarcha bidireccionales, con un embrague de sobremarcha bidireccional dispuesto alrededor de cada eje frontal. El diferencial esta conectado a un eje de impulsion que esta impulsado por una transmision. Un diferencial trasero esta conectado a dos ejes traseros a traves de un conjunto de engranajes. Resumen de la invencion

La presente invencion esta dirigida a un tren de impulsion para un vehmulo de impulsion a las cuatro ruedas de acuerdo con la reivindicacion 1.

El tren de impulsion incluye un arbol de impulsion frontal conectado a una transmision. Dos ejes frontales estan con cada eje conectados a una correspondiente rueda frontal. Un diferencial frontal esta acoplado con el arbol de impulsion frontal y los ejes frontales a traves de un conjunto de engranajes diferenciales. El diferencial frontal incluye un embrague de sobremarcha bidireccional frontal que controla la transmision de la transferencia del par de torsion entre el arbol de impulsion frontal y los ejes frontales.

El embrague de sobremarcha bidireccional frontal incluye un bastidor del embrague frontal conectado con el arbol de impulsion frontal para ser rotable por el arbol de impulsion frontal, incluyendo el bastidor del embrague frontal una superficie interior de la leva. Un conjunto de rodillos frontal esta situado dentro del bastidor del embrague frontal y contiguo a la superficie de la leva. El conjunto de rodillos frontales incluye una jaula antivuelco con una pluralidad de rodillos dispuestos en dos conjuntos dentro de las ranuras formadas en la jaula antivuelco, siendo los rodillos rotables dentro de las ranuras. Una pluralidad de muelles estan dispuestos en la jaula antivuelco para posicionar los rodillos dentro de las ranuras. La jaula antivuelco es rotable dentro del bastidor del embrague frontal.

Dos bujes frontales estan situados en el bastidor del embrague delantero. Cada buje esta posicionado radialmente hacia adentro de un conjunto de los rodillos situados entre una superficie exterior del buje frontal y la superficie interior de la leva. Cada buje frontal esta acoplado con un extremo axial de los ejes frontales para rotar en combinacion con el eje. Los bujes frontales son rotables independientemente dentro de la jaula antivuelco y del bastidor del embrague frontal.

Un conjunto de control de acoplamiento frontal esta situado dentro del bastidor y controla el acoplamiento y desacoplamiento del embrague de sobremarcha bidireccional frontal. El conjunto de control del acoplamiento frontal incluye un dispositivo electromecanico que es controlable para impedir la rotacion de la jaula antivuelco relativa al bastidor del embrague frontal para ajustar la jaula antivuelco relativa al bastidor del embrague frontal.

Cuando el conjunto de control de acoplamiento esta activado y la jaula antivuelco esta ajustada con relacion al bastidor del embrague, el embrague de sobremarcha bidireccional frontal esta configurado para transmitir el par de torsion desde el arbol de impulsion frontal a los ejes frontales cuando el bastidor del embrague frontal esta rotando mas rapido que los ejes frontales. Tambien, cuando el vehmulo esta desplazandose en lmea recta el diferencial frontal esta configurado para empezar a transmitir el par de torsion desde el arbol de impulsion frontal a los ejes frontales a una primera velocidad.

El tren de engranajes incluye dos ejes traseros, estando cada eje conectado a una correspondiente rueda trasera. Un diferencial trasero esta acoplado con los ejes traseros y la transmision a traves de un conjunto de engranajes diferenciales. El diferencial trasero incluye un embrague de sobremarcha bidireccional trasero que controla la transferencia del par de torsion entre la transmision y los ejes traseros.

El embrague de sobremarcha bidireccional trasero incluye un bastidor del embrague trasero rotable por la transmision, incluyendo el bastidor del embrague trasero una superficie interior de la leva, un conjunto de rodillos traseros esta situado dentro del bastidor del embrague trasero y contiguo a la superficie de la leva. El conjunto de rodillos traseros incluye una jaula antivuelco con una pluralidad de rodillos dispuestos en dos grupos dentro de unas ranuras formadas en la jaula antivuelco. Los rodillos son rotables dentro de las ranuras. La jaula antivuelco es rotable dentro del bastidor del embrague trasero.

Dos bujes traseros estan situados en el bastidor del embrague trasero. Cada buje esta posicionado radialmente hacia adentro desde un conjunto de los rodillos situado entre una superficie exterior del buje trasero y la superficie interior de la leva. Cada buje trasero esta acoplado con un extremo axial de uno de los ejes traseros para rotar en combinacion con el eje. Los bujes traseros son rotables independientemente dentro de la jaula antivuelco y el bastidor del embrague trasero.

Los rodillos en cada conjunto del conjunto de rodillos traseros estan adaptados para mediante la cuna acoplar el correspondiente buje trasero al bastidor del embrague trasero cuando el vehnculo esta desplazandose en lmea recta y uno del correspondiente buje trasero o del bastidor del embrague trasero esta rotando mas rapido que el otro para transmitir el par de torsion entre ellos.

Cuando el embrague de sobremarcha bidireccional frontal esta configurado de modo que cuando el vefnculo se desplaza en lmea recta y el conjunto de control del acoplamiento frontal esta activado, los rodillos en el embrague de sobremarcha bidireccional frontal se acunan para transmitir el par de torsion a una velocidad que es un cinco por ciento o menor que la velocidad a la que el embrague de sobremarcha bidireccional trasero transmite el par de torsion a los ejes traseros. En una realizacion preferida, la diferencia entre la primera velocidad y la segunda velocidad es menor que aproximadamente el tres por ciento. En otra realizacion no hay una diferencia sustancial entre la primera velocidad y la segunda velocidad.

En una realizacion el embrague de sobremarcha bidireccional frontal incluye una placa de armadura que esta acoplada o conectada con la jaula antivuelco frontal de modo que la placa de armadura rote con la jaula antivuelco. El conjunto de control de acoplamiento frontal impide la rotacion de la jaula antivuelco con relacion al bastidor del embrague frontal acoplando la placa de armadura para ajustar la jaula antivuelco con relacion al bastidor del embrague.

Preferiblemente los bujes estan sustancialmente alineados coaxialmente entre sf dentro del bastidor, y estan adaptados para rotar alrededor de un eje comun dentro del bastidor.

En una realizacion el diferencial trasero es parte de un transeje que esta acoplado con la transmision.

En otra realizacion el diferencial frontal es parte de un transeje que esta acoplado con la transmision.

Las anteriores y otras caractensticas de la invencion y las ventajas de la presente invencion seran mas evidentes a la luz de la siguiente descripcion detallada de las realizaciones preferidas como esta ilustrado en las figuras que se acompanan. Como se observara, la invencion es capaz de modificaciones en varios aspectos, todos sin apartarse de la invencion tal como esta definida en las reivindicaciones anejas. Por lo tanto, los dibujos y la descripcion han de ser considerados como ilustrativos y no como restrictivos.

Breve descripcion de los dibujos

Para el fin de ilustrar la invencion los dibujos muestran una forma de la invencion que es preferida actualmente. No obstante, se debena entender que esta invencion no esta limitada a las disposiciones precisas y los instrumentos mostrados en los dibujos.

La Figura 1 es una representacion esquematica de un sistema de impulsion a las cuatro ruedas convencional con un embrague de sobremarcha bidireccional.

La Figura 2 es una representacion esquematica de un sistema de impulsion a las cuatro ruedas de acuerdo con la presente invencion.

La Figura 3 es una representacion esquematica del sistema de impulsion a las cuatro ruedas de la Figura 2 mientras esta en un giro.

La Figura 4 es un grafico que representa las revoluciones de la rueda con respecto al radio de giro para un sistema de impulsion a las cuatro ruedas.

La Figura 5 es un grafico que representa la diferencia de porcentaje entre la velocidad de la rueda frontal interior y de la rueda trasera exterior con respecto al radio de giro de un eje trasero bloqueado (medido desde la rueda trasera exterior) para un sistema convencional de impulsion a las cuatro ruedas.

La Figura 6 es un grafico que representa la diferencia de porcentaje entre la velocidad de la rueda frontal interior y la rueda trasera interior en relacion con el radio de giro de un diferencial trasero con un embrague de sobremarcha bidireccional de impulsion primario y un sistema de impulsion a las cuatro ruedas 1:1 de acuerdo con la presente invencion.

Descripcion de las realizaciones preferidas

Con referencia ahora a los dibujos, en la Figura 2 se muestra una realizacion preferida, un sistema de impulsion 10 para un vehnculo de impulsion a las cuatro ruedas de acuerdo con la presente invencion. El sistema de impulsion incluye cuatro ruedas 12, 14, 16, 18. La rueda trasera izquierda 12 esta conectada a un diferencial trasero 20 a traves de un primer eje trasero 22. La rueda trasera derecha 14 esta conectada con el diferencial trasero 20 a traves de un segundo eje trasero 24. La rueda frontal izquierda 16 esta conectada a un diferencial frontal 26 a traves de un eje frontal 28. La rueda frontal derecha 18 esta conectada al diferencial frontal 26 a traves de un segundo eje frontal 30.

El diferencial trasero 20 esta conectado a la transmision 32 a traves de un arbol de impulsion trasero 34. El diferencial frontal 26 esta conectado a la transmision 32 a traves de un eje de impulsion frontal 36. Cualquiera de estas conexiones podna estar hecha en un bastidortal como un transeje.

En contraste con los sistemas de la tecnica anterior, la presente invencion incluye unos embragues bidireccionales en ambos diferenciales trasero y frontal 20, 26. Mas particularmente, el diferencial frontal 26 preferiblemente incluye un embrague de sobremarcha bidireccional que controla la transmision del par de torsion entre los ejes frontales izquierdo y derecho 28, 30 y el arbol de impulsion frontal 36. En una realizacion el embrague de sobremarcha bidireccional incluye un bastidor del embrague conectado al arbol de impulsion frontal 36 para ser rotable por el arbol de impulsion. El bastidor del embrague incluye una superficie interior de la leva. Un conjunto de rodillos esta situado dentro del bastidor del embrague y contiguo a la superficie de la leva. El conjunto de rodillos incluye unos rodillos o unos rodillos dispuestos en dos grupos dentro de unas ranuras formadas en una jaula antivuelco. La jaula antivuelco soporta rotatoriamente los rodillos. Uno o mas muelles colocan los rodillos dentro de las ranuras.

Los extremos interiores axiales de los ejes frontales izquierdo y derecho 28, 30 incluyen o estan acoplados en los bujes que estan posicionados dentro del interior de la jaula antivuelco de modo que los rodillos estan situados entre la superficie exterior de los bujes y la superficie interior de la leva.

El diferencial frontal puede incluir un conjunto de control de acoplamiento situado dentro del bastidor para controlar el acoplamiento y desacoplamiento del embrague de sobremarcha bidireccional. En una realizacion el conjunto de control de acoplamiento puede incluir un dispositivo electromecanico tal como una bobina, un solenoide u otro mecanismo controlado electricamente, que acopla, atrae o de otro modo retiene (bien directa o indirectamente) una placa de armadura. La placa de armadura esta preferiblemente acoplada o conectada con la jaula antivuelco de modo que la placa de armadura rota con la jaula antivuelco. Los diferenciales frontales con embragues de sobremarcha bidireccionales apropiados estan descritos en las Patentes de EEUU 6.629.590, 6.622.837, RE 38.012 y 7.410.042, y la Solicitud en tramitacion Serie N° 12/969.152.

El diferencial trasero 20 preferiblemente incluye un embrague de sobremarcha bidireccional que controla la transmision del par de torsion entre los ejes traseros izquierdo y derecho 22, 24 y el arbol de impulsion trasero 34. En una realizacion el embrague de sobremarcha bidireccional en el diferencial trasero 20 incluye un bastidor del embrague conectado al arbol de impulsion trasero 34 para ser rotable por el arbol de impulsion trasero 34. El bastidor incluye una superficie interior de la leva con una pluralidad de superficies delantera e inversa de la leva. Los extremos interiores axiales de los ejes traseros izquierdo y derecho 22, 24 estan unidos o incluyen unos bujes que estan situados dentro del bastidor del embrague. Los bujes estan sustancialmente alineados coaxialmente entre sf dentro del bastidor, y esta cada uno adaptado para rotar alrededor de su eje comun dentro del bastidor. Cada buje tiene una superficie exterior sustancialmente cilmdrica que tiene un diametro que es menor que el diametro de la superficie interior del bastidor de modo que se forme un espacio anular entre la superficie exterior de los bujes y la superficie interior del bastidor.

Un conjunto de rodillos esta situado dentro del bastidor con una porcion del conjunto de rodillos estando situada en el espacio anular entre la superficie exterior de los bujes y la superficie interior del bastidor. El conjunto de rodillos incluye una jaula antivuelco con una forma sustancialmente cilmdrica. La jaula antivuelco tiene dos grupos de ranuras separadas alrededor de la circunferencia de la jaula antivuelco, recibiendo cada ranura un rollo cilmdrico o rodillo. Un primer conjunto de ranuras posiciona una pluralidad de los rodillos entre uno de los bujes y la superficie interior de la leva del bastidor, y un segundo conjunto de ranuras posiciona una pluralidad de los rodillos entre el otro buje y la superficie interior de la leva del bastidor. Uno o mas muelles pueden ser dispuestos para posicionar los rodillos en las ranuras.

Los rodillos estan adaptados para ser acoplados mediante cunas entre el buje y la superficie interior de la leva del bastidor cuando uno de los bujes y el bastidor es rotado con respecto al otro. En particular, cuando el bastidor esta impulsado rotacionalmente por el arbol de impulsion trasero 34 a una velocidad mas rapida a la que los bujes estan rotando, los rodillos mediante cunas se acoplan entre las superficies de la leva delantera en el bastidor y las superficies exteriores de los bujes haciendo que los bujes roten con el bastidor. Por el contrario, cuando uno o ambos de los bujes estan rotando mas rapido que el bastidor los rodillos mediante cunas se acoplan entre la superficie inversa de la leva y uno o ambos bujes. El acoplamiento de la superficie inversa de la leva permite el frenado del motor, por lo que la velocidad reducida del arbol de impulsion trasero 34 disminuye o frena los ejes traseros 22, 24. La Patente de EEUU 6.722.484 describe una disposicion del embrague de sobremarcha para un eje de impulsion primario que incluye una provision para el frenado del motor. La provision de dos conjuntos de rodillos dentro de la jaula antivuelco permite rodar con sobremarcha a uno u otro buje. Por ejemplo, cuando el vehfculo se desplaza alrededor de una curva, la rueda en el interior de la curva tiene que desplazarse una distancia mas corta, y por lo tanto se desplaza a una velocidad menor que la rueda en el exterior de la curva. En consecuencia, cuando el bastidor esta siendo impulsado rotacionalmente cuando el vehnculo esta en una curva, el buje sin sobremarcha asociado con la rueda interior continuara siendo impulsado, con sus respectivos rodillos acoplados entre la superficie exterior del buje sin sobremarcha y las superficies de la leva delantera de la superficie interior del bastidor, mientras que al buje de sobremarcha asociado con la rueda exterior que gira mas rapido le esta permitido rodar mas deprisa que el bastidor, de modo que sus respectivos rodillos se desacoplen de las superficies interiores de la leva y permitan que el buje de sobremarcha rote libremente como impulsado por la rueda exterior. Cuando el vehnculo vuelve a un camino en lmea recta y el bastidor esta siendo impulsado rotacionalmente, los rodillos que rodean el anterior buje de sobremarcha vuelven a acoplar las superficies delanteras de la leva de modo que ambos bujes estan una vez nuevamente impulsados para rotar a la misma velocidad que el bastidor. Unos diferenciales traseros apropiados con embragues de sobremarcha bidireccionales para un eje de impulsion primario estan descritos en la Patente de EEUU 6.722.484 y en las Solicitudes de Patente de EEUU Nos 13/288.307 y 13/832.473.

En la Solicitud de Patente N° 13/832.473 se describe un embrague de impulsion primario e incluye una jaula antivuelco dividida, incluyendo cada jaula antivuelco un conjunto de los rodillos. Las dos jaulas estan acopladas a traves de un acoplador de jaulas antivuelco posicionado entre las dos jaulas antivuelco. El acoplador incluye un buje con una pluralidad de dientes que se extienden radialmente hacia afuera desde el buje y que se acoplan con las ranuras en cada jaula antivuelco, pero estan dimensionados para que exista un espacio. Este espacio esta disenado para permitir que cada jaula antivuelco se desplace o se ajuste con respecto a la otra jaula antivuelco de modo que los rodillos esten posicionados para acoplarse con la superficie de la leva, pero que el espacio no sea lo suficiente amplio para permitir que la otra jaula antivuelco se ajuste en la direccion opuesta.

Para ayudar a ajustar los conjuntos de jaula antivuelco a sus correspondientes bujes, se incorpora un mecanismo del disco de friccion en el conjunto. Acoplando rotacionalmente conjuntamente dos jaulas antivuelco separadas con un acoplador intermitente permite que cada jaula antivuelco se mueva axialmente con respecto a su buje asociado, lo que permite que cada jaula antivuelco se mueva axialmente con respecto a su buje asociado, que permite que un mecanismo del disco de friccion compacto y simple ajuste cada jaula antivuelco con relacion al buje asociado. Cada mecanismo del disco de friccion crea un acoplamiento de friccion entre su conjunto de jaulas antivuelco y buje de modo que las jaulas antivuelco roten con los bujes cuando ambos bujes estan rotando. En combinacion, los mecanismos de disco de friccion y el acoplador de la jaula antivuelco componen un conjunto de ajuste.

Cuando un vehnculo de ruedas esta estacionario de modo que los bujes sean estacionarios y se aplica un movimiento rotacional al bastidor a traves de un mecanismo de impulsion externo, el bastidor comienza a rotar con respecto a los bujes. El mecanismo del disco de friccion impide que los conjuntos de la jaula antivuelco roten con respecto a los bujes (ajustando asf los conjuntos de jaulas antivuelco con relacion al bastidor). El ajuste coloca los rodillos en posicion de modo que puedan acoplarse mediante cunas entre las superficies delanteras de la leva y el buje. Una vez que los rodillos estan acoplados mediante cunas, el bastidor, las jaulas antivuelco, y los bujes rotan todos conjuntamente, y los rodillos permanecen sin rotar alrededor de sus propios ejes.

Durante la sobremarcha de un buje la friccion de cada mecanismo de disco de friccion continua manteniendo su conjunto de jaula antivuelco asociada en posicion con relacion al bastidor. No obstante, la velocidad del buje de sobremarcha es mayor que la velocidad de la jaula antivuelco, haciendo esto que el buje impulse los rodillos en el conjunto de la jaula antivuelco asociada con el buje mas rapido fuera de su acoplamiento con cuna de modo que el buje pueda rotar mas rapido que el bastidor. En este punto los rodillos en el conjunto de la jaula antivuelco asociada con un buje mas rapido son libres de rotar alrededor de sus propios ejes. El otro buje continua siendo impulsado a la misma velocidad de rotacion que el bastidor, con los correspondientes rodillos acunados en acoplamiento. El acoplador de la jaula antivuelco acopla los dos conjuntos de rodillos de modo que ambos permanezcan acoplados al buje impulsado (sin sobremarcha), impidiendo de este modo que bien uno o ambos de los conjuntos de rodillos se ajusten por el acoplamiento delantero de los rodillos en un acoplamiento inverso. El espacio entre el acoplador intermitente y las jaulas antivuelco esta disenado para permitir un movimiento limitado para el funcionamiento adecuado dentro del sistema del conjunto.

Cada mecanismo del disco de friccion puede incluir una placa o disco de friccion que esta unido a, formado en, o acoplado con la jaula antivuelco para rotar en combinacion con la jaula antivuelco. La placa de friccion puede estar permanente o liberable unida a la jaula antivuelco, o puede simplemente ser una superficie sobre la jaula antivuelco. En una realizacion la placa de friccion es un anillo anular sustancialmente plano con unas lenguetas o dientes que se extienden radialmente y que estan dimensionados para extenderse en las ranuras en la jaula antivuelco cuando la placa de friccion esta situada dentro de la jaula antivuelco y contigua a una superficie extrema interior de la jaula antivuelco. La placa de friccion esta configurada para acoplarse con una porcion del buje. Mas espedficamente, en una realizacion el buje incluye una superficie de contacto, la cual puede estar integrada con, formada en, o unida al buje, preferiblemente en una superficie del extremo axial del buje de modo que sea contigua a una porcion de la placa de friccion. Las porciones de la placa de friccion y de la superficie de contacto que hacen contacto entre sf preferiblemente tienen un coeficiente de friccion suficiente para crear un contacto de friccion para transferir el par de torsion entre las dos como esta contemplado por la presente invencion.

Se incorpora un muelle y desvfa la jaula antivuelco, y por lo tanto la placa de friccion en la superficie de contacto del buje. Como tal, el muelle hace que la jaula antivuelco se mueva axialmente con respecto al buje, impulsando de este modo a la placa de friccion en acoplamiento de friccion con el buje.

En la Solicitud de Patente de EEUU N° 13/832.473 pueden encontrarse mas detalles sobre las disposiciones apropiadas de la jaula dividida para un embrague de sobremarcha bidireccional. Otros mecanismos de impulsion por friccion para un embrague de sobremarcha bidireccional trasero puede ser encontrado en la Solicitud de Patente N° 13/305.943.

Operacion en Unea recta

La presente invencion permite que la rueda de giro mas lento marque la velocidad base. Cuando se marcha en lmea recta, si todas las ruedas tienen el mismo diametro, cada rueda debena rotar a la misma velocidad. Como ambas ruedas traseras 12, 14 estan rotando a la misma velocidad, el diferencial trasero 20 estara acoplado de modo que los ejes trasero izquierdo 22 y 24 esten acoplados positivamente con el arbol de impulsion trasero 34 a traves del diferencial trasero 20. Por lo tanto, el par de torsion sera transmitido igualmente a ambos ejes y de ah a las ruedas 12, 14. Las ruedas frontales 16, 18 tambien estaran rotando a la misma velocidad que las ruedas traseras 12, 14, que estara marcada por la velocidad base. Si se esta marchando con una relacion de engranajes 1:1 en los arboles de impulsion 34, 36, el embrague bidireccional en el diferencial frontal 26 es fijado de modo que los ejes frontales 28, 30 esten acoplados (bloqueo positivo). Por lo tanto, el par de torsion sera transmitido a los ejes frontales 28, 30 desde el arbol de impulsion frontal 36 a traves del diferencial frontal 26. Esto hara que las cuatro ruedas esten impulsando el par de torsion y tambien rotando a la misma velocidad que la velocidad base del vehculo.

En este estado, la unica forma para que una rueda deslice es que las cuatro ruedas deslicen debido a que la lmea de impulsion tenga una relacion de engranajes 1:1 y unos embragues de sobremarcha bidireccionales tanto en el diferencial frontal 26 como en el diferencial trasero 20. Por lo tanto, es una verdadera impulsion a las cuatro ruedas. Un sistema de impulsion con una simple relacion 1:1 de engranajes (esto es, las relaciones de engranajes en el tren de impulsion como se fija para que todas las ruedas sean impulsadas a la misma velocidad yendo hacia adelante) es altamente eficiente y proporciona una impulsion total sin deslizamiento alguno de las ruedas con relacion al terreno. No obstante, un sistema de impulsion que tenga las cuatro ruedas impulsadas mientras que el vehculo esta yendo en lmea recta no puede proporcionar la configuracion mas eficiente del combustible. Como tal, en una realizacion, con el fin de aumentar la eficiencia del combustible, asf como para acomodar ligeras diferencias de tamano del neumatico debidas a los procesos de manufacturacion y a los cambios de presion del neumatico, el sistema incorpora un pequeno grado de impulsion baja de modo que durante la impulsion en lmea recta solamente esten impulsando el vehculo las ruedas traseras. En esta realizacion los arboles de impulsion 34, 36 no tienen una relacion 1:1 verdadera pero incorporan una pequena cantidad de impulsion baja en el diferencial frontal 26. La pequena cantidad de impulsion baja en el diferencial frontal esta preferiblemente configurada para generar aproximadamente de un 1% a aproximadamente un 5% menos de velocidad en las ruedas frontales que en las ruedas traseras. Esta pequena cantidad de impulsion baja permitira que las ruedas frontales 16, 18 rueden mas deprisa (mas especfficamente, los bujes frontales en el embrague de sobremarcha bidireccional frontal para rodar mas deprisa) durante la impulsion en lmea recta. La pequena cantidad de impulsion baja dara como resultado una pequena cantidad de deslizamiento de la rueda trasera antes de que las ruedas frontales se acoplen e impulsen el par de torsion a traves de las cuatro ruedas. Esta pequena cantidad de deslizamiento sera virtualmente indetectable por el conductor. En una realizacion la impulsion baja en las ruedas frontales (es decir, la cantidad que las ruedas traseras deslizaran antes de que los rodillos en el embrague de sobremarcha bidireccional frontal se acunen) es aproximadamente un 5% o mas preferiblemente aproximadamente un 2 o un 3%. Por simplicidad, como se ha usado aqrn “cerca de 1:1” se refiere a una relacion de lmea de impulsion que incluye una impulsion baja en las ruedas frontales de aproximadamente un 5% o menor. Se apreciara que la impulsion baja puede ser incorporada a la transmision, al eje de impulsion 26 o al engranaje en el diferencial frontal de modo que la velocidad de los bujes frontales en cuyo punto los rodillos en la cuna de sobremarcha bidireccional frontal son entre un 0% y un 5% mas lentos que la velocidad de los bujes traseros.

Los siguientes diagramas ilustran las diversas configuraciones y velocidades de las ruedas del sistema de impulsion 10 durante una impulsion en lmea recta.

Operacion de giro

Con referencia a la Figura 3, durante un giro, las cuatro ruedas estan tratando de ir a velocidades diferentes como se ve en la Figura 4. En un estado de no deslizamiento la presente invencion permite que las cuatro ruedas 12, 14, 16, 18 se desplacen a sus velocidades correctas con relacion al terreno. La velocidad de base esta dictada por la rueda que se desplaza mas lentamente, la cual en un giro a la izquierda, como esta representado en la Figura 3, sena la rueda trasera interior 12. Esto se muestra en la Figura 4. Como tal, el diferencial trasero 20 tiene un acoplamiento positivo con el eje trasero izquierdo 22. Como la rueda trasera exterior 14 esta girando mas rapido que la rueda trasera interior 12, el embrague de sobremarcha bidireccional en el diferencial trasero 20 hace que el eje exterior trasero 24 marche mas deprisa, desacoplando de este modo el eje exterior derecho 24 del eje trasero interior 22 y del arbol impulsor trasero 34. En consecuencia, no se impulsa el par de torsion a la rueda trasera exterior 14 y es libre de rotar a la velocidad marcada por el giro.

De igual manera, como la velocidad base del vehmulo esta marcada por la rueda interior trasera 12 en la realizacion ilustrada, el embrague de sobremarcha bidireccional en el diferencial frontal 26 permite el giro mas rapido de las ruedas frontales 16, 18 para rodar mas deprisa. Como tal, el arbol de impulsion frontal 36 no transmite el par de torsion a los ejes delanteros 28, 30. Por lo tanto, las ruedas frontales 16, 18 pueden rotar a la velocidad marcada por el giro, ya que las ruedas marchan a la velocidad base no hay direccion de par de torsion perceptible.

En el caso en que la rueda interior trasera 12 pierda impulsion y comience a deslizar por encima de un cierto porcentaje marcado por la geometna del vehnculo y el radio de giro, vease la Figura 6, se acoplara la siguiente rueda mas lenta. Esto es, el vehnculo disminuira la velocidad o el arbol de impulsion frontal acelerara lo suficiente para la siguiente rueda mas lenta, que en la realizacion ilustrada es la rueda frontal interior 16 como esta indicado por la Figura 4, para acoplarse, es decir cesar de rodar mas deprisa. Espedficamente, cuando la velocidad del eje frontal interior 28 disminuye ligeramente, el embrague de sobremarcha bidireccional en el diferencial frontal 26 acopla el arbol de impulsion frontal 36 al eje interior frontal 28 transmitiendo asf el par de torsion desde la transmision 32 al eje frontal interior 28 y a la rueda frontal interior 16. Alternativamente, como la velocidad del eje de impulsion frontal 36 aumenta, el embrague de sobremarcha bidireccional en el diferencial frontal 26 acopla el arbol de impulsion frontal 36 al eje frontal interior 28 transmitiendo asf el par de torsion desde la transmision 32 a la rueda frontal interior 16. En este punto, el arbol de impulsion trasero 34 esta todavfa acoplado con el eje trasero interior 22 y la rueda trasera interior 12 y transmitiendo el par de torsion, pero debido a que la rueda trasera interior 12 esta deslizando, esa rueda no marca la velocidad del vehnculo.

Si la rueda frontal interior 16 tambien pierde traccion y comienza a deslizar, esto es, las ruedas frontal interior y trasera interior 12, 16 estan deslizando, la siguiente rueda mas lenta, la cual esta indicada en la Figura 4 como la rueda trasera exterior 14, sera acoplada por el embrague de sobremarcha en el diferencial trasero 20 de modo que ahora se transmita el par de torsion desde el arbol de impulsion trasero 34 al eje trasero exterior 24 y a la rueda trasera exterior 14. En esta etapa el par de torsion esta siendo impulsado a ambas ruedas traseras 12, 14 y a la rueda frontal interior 16, aunque la rueda frontal interior 16 y la rueda trasera interior 12 estan deslizando y, por lo tanto, no marcan la velocidad base del vehfculo.

En el punto en el que la rueda frontal interior 16 y ambas ruedas traseras 12, 14 comienzan a deslizar, basado en la geometna del vehfculo, la rueda exterior frontal 18 se acoplara y el arbol de impulsion frontal 36 comenzara a transmitir el par de torsion a la rueda frontal exterior 18. En este punto las cuatro ruedas tendran un acoplamiento positivo y estaran recibiendo el par de torsion, y como tal el sistema es un verdadero sistema de impulsion a las cuatro ruedas. Cuando el vehfculo comienza a ganar impulsion o la lmea de impulsion disminuye la velocidad, cada una de las ruedas que ruedan mas rapido se desbloquea automaticamente y comienza a rodar mas deprisa. El porcentaje de deslizamiento esta basado en el radio de giro de cada rueda entre sf, y los radios de giro estan determinados por la geometna del vehfculo (principalmente el ancho de la pista y la base de la rueda), asf como la entrada desde el volante o los manillares. Cada radio de giro esta determinado sacando cada rueda alrededor del centro de giro y despues usando la geometna para determinar la relacion entre sf (vease la Figura 3).

Los siguientes diagramas ilustran las diversas configuraciones y velocidades de las ruedas del sistema de impulsion 10 durante el giro mientras estan en velocidad o constante o acelerando.

Sena facilmente evidente que en los diagramas anteriores se supusieran sustancialmente ruedas del mismo diametro entre las frontales y las traseras. Los expertos en la tecnica senan facilmente capaces de ajustar las relaciones para sistemas con ruedas de diametro diferente.

Operacion del frenado del motor /deceleracion

El presente sistema tambien trabaja con un sistema de impulsion que incorpora el frenado del motor. El sistema de impulsion 10 frenara el motor de una manera muy similar a un vehfculo con un eje trasero solido que incluye un diferencial frontal 26 tal como el descrito en las Patentes de EEUU Nos 6.629.590, 6.622.837, RE 38.0l2 y 7.410.042, y la Solicitud de EEUU Serie N° 12/793488, presentada el 3 de junio de 2010. Durante la impulsion en lmea recta el diferencial trasero 20 cambiara al perfil inverso (estado de frenado del motor) y ambas ruedas traseras 12, 14 comenzaran a impulsar el par de torsion negativo, que es que las ruedas impulsen el par de torsion a la transmision 32 a traves del arbol de impulsion trasero 34, haciendo asf que el vehnculo disminuya la velocidad. Los embragues de sobremarcha en el diferencial frontal 26 iran mas deprisa en este estado o comenzaran a frenar el motor si el diferencial frontal 26 incluye un embrague de sobremarcha bidireccional tal como esta descrito en la Patente de EEUU 7.410.042. Esto permitira que las cuatro ruedas contribuyan al frenado del motor.

Durante la deceleracion en una curva, en un estado de no deslizamiento de las ruedas, el diferencial trasero 20 permitira que la rueda interior trasera 12 marche mas lento y rote a la velocidad correcta. En este estado solamente la rueda trasera exterior 14 comenzara a frenar el motor. Cuando esta acoplado con un diferencial frontal 26 tal como se ha descrito antes, dependiendo de la geometna del vehfculo, la rueda frontal interior 16 se acoplara durante el giro. Con este estado la rueda trasera exterior 14 y la rueda frontal interior 16 estan siendo rotadas a la misma velocidad. Los rodillos en el embrague de sobremarcha bidireccional en el diferencial frontal 26 se acoplanan contra la superficie de la leva de impulsion, mientras que los rodillos en el embrague de sobremarcha bidireccional en el diferencial trasero 20 se acoplanan contra la superficie de la leva de frenado del motor.

El siguiente diagrama ilustra las diversas configuraciones y velocidades de las ruedas del sistema de impulsion 10 durante el giro mientras se decelera / frena el motor.

Una de las ventajas del sistema de impulsion 10 de acuerdo con la presente invencion es la capacidad de tener una verdadera impulsion a las cuatro ruedas, mientras que al mismo tiempo se impide la friccion de las ruedas traseras (que causan danos al terreno). Tambien como el sistema se ajusta de modo que ninguno de los neumaticos traseros este siendo impulsado a una velocidad incorrecta, el sistema de impulsion 10 no aumenta el esfuerzo de la direccion en condiciones normales de impulsion, como sucede en los sistemas convencionales.

Otra ventaja del presente sistema es que yendo a un sistema de relacion 1:1 o cercano, aumenta la eficiencia del vehnculo. Hay un significativo menor deslizamiento de la rueda antes de que las ruedas frontales se acoplen y porque debido a la reduccion del deslizamiento de la rueda, el dano al terreno y el desgaste del neumatico disminuyen. Tampoco se sacrifica el esfuerzo de direccion o el par de torsion anadido cuando el par de torsion no es necesario a las ruedas frontales. Esta ventaja puede ser vista en muchas situaciones que se le pueden presentar al vehnculo.

Subida en terreno rocoso - Hay un relativamente pequeno deslizamiento de las ruedas traseras, por lo tanto el vehnculo esta mas controlado subiendo a traves de rocas u objetos grandes.

Subida de colinas - Con los sistemas convencionales de sobremarcha bidireccionales hay una gran cantidad de deslizamiento trasero de las ruedas (20% de delante a atras) durante la subida de una colina con el fin de que las ruedas frontales se acoplen para ayudar a subir la colina. Cuando el sistema convencional de embrague de sobremarcha bidireccional impulsa el par de torsion a traves de las cuatro ruedas, las ruedas frontales y traseras estan girando a velocidades diferentes causando danos al terreno. El sistema de impulsion de acuerdo con la presente invencion permite que el vehnculo suba colinas mas facilmente con menos danos al terreno debido a que las cuatro ruedas pueden impulsar el par de torsion y rotar a o cerca de la misma velocidad.

Travesfa lateral de colinas - En sistemas de impulsion convencionales las ruedas traseras tienen que deslizar un 20% para que las ruedas frontales impulsen el par de torsion. Cuando se cruzan lateralmente las colinas en situaciones de baja impulsion la parte trasera del vehnculo se ira hacia un lado debido a la falta de impulsion con los neumaticos traseros. Una vez que la parte trasera del vehnculo desliza, el control del vehnculo disminuye. Con la presente invencion el cruce lateral en situaciones de baja impulsion es grandemente mejorada ya que la relacion de transmision delantera a trasera es proxima, las cuatro ruedas rotan a la misma velocidad mientras que tambien impulsan el par de torsion para tirar de Ud a traves de la colina. Esto mantiene el vehnculo mas estable y el conductor tiene un mayor control sobre el vehnculo.

Una ventaja adicional de la presente invencion es evidente durante el giro en una esquina. En el sistema de impulsion 20 de la presente invencion todas menos la rueda trasera interior 12 estan desbloqueadas y pueden rodar mas deprisa durante un giro. Como se ha mencionado antes, en sistemas de impulsion convencionales ambas ruedas traseras estan bloqueadas conjuntamente obligando a uno de los neumaticos traseros a friccionarse o arrastrarse. Esta friccion puede causar danos al terreno, desgaste de los neumaticos, y un aumento del radio de giro del vehmulo. El sistema de impulsion 10 de la presente invencion tiene un radio de giro mas ajustado en la impulsion a las cuatro ruedas que un vehmulo de eje trasero solido o incluso un vehmulo de diferencial trasero abierto normal. Otra ventaja de la presente invencion es que reduce el acunamiento y los efectos del acunamiento. Con la relacion de lmea de transmision siendo 1:1 o muy proximo, la posibilidad de que la lmea de transmision produzca un acunamiento disminuye. Debido a que la diferencia de la velocidad de acoplamiento entre las ruedas frontal y trasera es significativamente menor del 20%, las posibilidades de que la lmea de impulsion se una o de que el par de torsion sea impulsado a traves de las ruedas frontales en un estado acunado disminuyen significativamente. Como el enlace de la lmea de impulsion disminuye y el par de torsion de la cuna es significativamente reducido, la direccion del par de torsion procedente del estado acunado tambien se reduce grandemente o no se nota. Con la reduccion o eliminacion del acunado, los sistemas o estrategias que han sido incorporados en sistemas convencionales para reducir el acunado (tal como interruptores de corte) pueden ser eliminados del vehmulo, lo que reduce el coste y la complejidad del sistema de impulsion y reduce la carga sobre los componentes del sistema de impulsion.

Otra ventaja proporcionada por el sistema de impulsion 10 es la capacidad de salir de un estado acunado en una impulsion normal. Si la impulsion frontal queda acunada, el enlace de la lmea de impulsion es minimizado debido a la relacion 1:1, y con el enlace de la lmea de impulsion minimizado el par de torsion en la lmea de impulsion es tambien minimizado durante un estado de cuna. Como el vehmulo no esta impulsando cargas pesadas de par de torsion, el embrague de sobremarcha bidireccional es capaz de desacoplarse del estado acunado mas facilmente y el embrague es capaz de ajustarse a su sitio correcto muy rapidamente.

Una ventaja adicional de la presente invencion es la reduccion de los danos al terreno cuando se marcha con impulsion a las cuatro ruedas. Cuando no hay deslizamiento de los neumaticos en una esquina solamente una rueda esta siendo impulsada y todas las otras ruedas pueden desplazarse a las velocidades correctas y no arrastran ni friccionan ninguno de los neumaticos. Una vez que hay deslizamiento en las ruedas, debido a la lmea de impulsion 1:1, el deslizamiento es minimizado antes de que la siguiente rueda se acople. Esta reduccion de deslizamiento cuando se necesita mas impulsion ayudara a minimizar el dano al terreno mientras que todavfa esta impulsando varias ruedas cuando es necesario.

La presente invencion puede ser usada con una variedad de sistemas de impulsion a las cuatro ruedas. Tampoco esta limitado a vehmulos con ejes traseros bloqueados.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un tren de impulsion (10) para un vehnculo de impulsion a las cuatro ruedas que comprende:

un arbol de impulsion frontal (36) conectado a una transmision (32);

dos ejes frontales (28, 30), estando cada eje conectado a una rueda frontal correspondiente (16, 18);

un diferencial frontal (26) acoplado con el arbol de impulsion frontal (36) y los ejes frontales (28, 30) a traves de un conjunto de engranajes del diferencial frontal, incluyendo el diferencial frontal (26) un embrague de sobremarcha bidireccional frontal que controla la transmision de la transferencia del par de torsion entre el arbol de impulsion frontal (36) y los ejes frontales (28, 30), incluyendo el embrague de sobremarcha bidireccional frontal:

un bastidor del embrague frontal conectado al arbol de impulsion frontal para ser rotable por el arbol de impulsion frontal (36), incluyendo el bastidor del embrague frontal una superficie interior de la leva,

un conjunto de rodillos frontales esta situado dentro del bastidor del embrague frontal y contiguo a la superficie de la leva, incluyendo el conjunto de rodillos frontales incluye una jaula antivuelco con una pluralidad de rodillos dispuestos en dos conjuntos dentro de unas ranuras formadas en la jaula antivuelco, siendo los rodillos rotables dentro de las ranuras, y una pluralidad de muelles dispuestos para posicionar los rollos dentro de las ranuras, en donde la jaula antivuelco es rotable dentro del bastidor del embrague frontal,

dos bujes frontales, estando cada buje frontal situado en el bastidor del embrague frontal y posicionado radialmente hacia adentro desde un conjunto de los rodillos situados entre una superficie exterior del buje frontal y la superficie interior de la leva, estando cada buje frontal acoplado con un extremo axial de uno de los ejes frontales (28, 30) para rotar en combinacion con ellos, siendo los bujes frontales rotables independientemente dentro de la jaula antivuelco y el bastidor del embrague frontal, y

un conjunto de control de acoplamiento frontal situado dentro del bastidor para controlar el acoplamiento y desacoplamiento del embrague de sobremarcha bidireccional frontal, incluyendo el conjunto de control de acoplamiento frontal un dispositivo electromecanico que es controlable para impedir la rotacion de la jaula antivuelco con relacion al bastidor del embrague frontal para ajustar la jaula antivuelco con relacion al bastidor del embrague frontal para ajustar la jaula antivuelco con relacion al bastidor del embrague frontal;

en donde el embrague de sobremarcha bidireccional frontal transmite el par de torsion desde el arbol de impulsion frontal (36) a los ejes frontales (28, 30) cuando el bastidor del embrague frontal esta rotando mas rapido que los ejes frontales (28, 30) y el conjunto de control de acoplamiento es activado para ajustar la jaula antivuelco con relacion al bastidor del embrague;

dos ejes traseros (22, 24), cada uno conectado a una rueda trasera correspondiente (12, 14); y

un diferencial trasero (20) acoplado con los ejes traseros (22, 24) y la transmision (32) a traves de un conjunto de engranaje diferencial,

caracterizado por que:

el diferencial trasero (20) incluye un embrague de sobremarcha bidireccional que controla la transferencia del par de torsion entre la transmision (32) y los ejes traseros (22, 24), incluyendo el embrague de sobremarcha bidireccional:

un bastidor del embrague trasero rotable por la transmision (32), incluyendo el bastidor del embrague trasero una superficie interior de la leva,

un conjunto de rodillos traseros situado dentro del bastidor del embrague trasero y contiguo a la superficie de la leva, incluyendo el conjunto de rodillos traseros al menos una jaula antivuelco con una pluralidad de rodillos dispuestos en dos conjuntos dentro de las ranuras formadas en la jaula antivuelco, siendo los rodillos rotables dentro de las ranuras, en donde la jaula antivuelco es rotable dentro del bastidor del embrague trasero, y dos bujes traseros, estando cada buje trasero situado en el bastidor del embrague trasero y posicionado radialmente hacia adentro desde un conjunto de los rodillos situados entre una superficie exterior del buje trasero y la superficie interior de la leva, estando cada buje trasero acoplado con un extremo axial de uno de los ejes traseros (22, 24) para rotar en combinacion con ellos, siendo los bujes traseros rotables independientemente dentro de la jaula antivuelco y del bastidor del embrague trasero,

en donde los rodillos en cada grupo del conjunto de rodillos traseros estan adaptados para acoplar mediante cunas el correspondiente buje trasero al bastidor del embrague trasero cuando el vehnculo esta desplazandose en lmea recta y uno del buje trasero correspondiente o del bastidor del embrague trasero esta rotando mas rapido que el otro para transmitir el par de torsion entre ellos;

en donde el embrague de sobremarcha bidireccional frontal esta configurado de modo que cuando el vetnculo esta desplazandose en lmea recta y el conjunto de control de acoplamiento frontal esta activado, los rodillos en el embrague de sobremarcha bidireccional frontal se acunan para transmitir el par de torsion a una velocidad que es el cinco por ciento o menor que la velocidad a la que el embrague de sobremarcha bidireccional trasero transmite el par de torsion a los ejes traseros (22, 24).

2. El tren de impulsion de la reivindicacion 1, en donde el embrague de sobremarcha bidireccional frontal incluye una placa de armadura que esta acoplada o conectada con la jaula antivuelco frontal de modo que la placa de armadura rota con la jaula antivuelco; y en donde el conjunto de control de acoplamiento frontal impide la rotacion de la jaula antivuelco con respecto al bastidor del embrague frontal acoplando la placa de armadura para ajustar la jaula antivuelco con respecto al bastidor del embrague.

3. El tren de impulsion de las reivindicaciones 1 o 2, en donde los bujes estan sustancialmente alineados coaxialmente entre sf dentro del bastidor, y esta cada uno adaptado para rotar alrededor de su eje comun dentro del bastidor.

4. El tren de impulsion de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el diferencial trasero (20) es parte de un transeje que esta acoplado con la transmision (32).

5. El tren de impulsion de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la velocidad a la que los rodillos en el embrague de sobremarcha bidireccional frontal se acunan es menor que aproximadamente el tres por ciento de la velocidad a la que el embrague de sobremarcha bidireccional trasero transmite el par de torsion a los ejes traseros (22, 24).

6. El tren de impulsion de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde no hay sustancialmente diferencia entre la velocidad a la que los rodillos en el embrague de sobremarcha bidireccional frontal se acunan en comparacion con la velocidad a la que el embrague de sobremarcha bidireccional trasero transmite el par de torsion a los ejes traseros (22, 24).

7. El tren de impulsion de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el diferencial frontal es parte de un transeje que esta acoplado con la transmision (32).

8. El tren de impulsion de cualquiera de las reivindicaciones 2-7, en donde hay dos jaulas antivuelco en el embrague de sobremarcha bidireccional trasero, incluyendo cada jaula antivuelco un conjunto de los rodillos y uno de los bujes.

9. Un metodo de operacion de un tren de impulsion (10) sobre un vetnculo de impulsion a las cuatro ruedas, que comprende los pasos de:

proporcionar un tren de impulsion (10) de acuerdo con la reivindicacion 1; y

cuando el vetnculo se esta desplazando en lmea recta y el control de acoplamiento frontal esta activado, hace que los rodillos en el embrague de sobremarcha bidireccional frontal transmitan el par de torsion a una velocidad que es un cinco por ciento o menor que la velocidad a la que el embrague de sobremarcha bidireccional trasero esta transmitiendo el par de torsion a los ejes traseros (22, 24).