CN100453853C - 止滑型差动装置 - Google Patents

Abstract

一种止滑型差动装置，其包括：差动齿轮、离合器和电磁螺线管，该螺线管包括：一个柱塞和一个线圈。该柱塞按照下述方式进行设置：在差动限制状态下，使其能够通过线圈的电磁力线圈移动，从而与离合器接合，在无差动限制状态下，其能够通过复位弹簧向后移动，从而与所述离合器脱开。在差动限制状态和差动无限制状态中的至少一种状态下，该柱塞与一个接触部件相互接触，而且它们之间的接触区域在差动限制状态下被设定为小于柱塞与接触部件的对置区域。所述柱塞在其前端部具有一个锥形部分，所述锥形部分包括一个陡锥形第一表面和一个缓锥形第二表面，在差动限制状态下，第一表面能够与所述接触部件接触，而第二表面则与所述接触部件分离。

Description

止滑型差动装置

技术领域

本发明涉及一种能够利用电磁螺线管来限制差动功能的止滑型

差动装置。

背景技术

这种止滑型差动装置已经在日本实用新型公报(Hei)第05-29833中公开。该差动装置包括：由行星齿轮组构成的差动齿轮，能够限制差动齿轮之差动功能的差动限制机构和一个容纳差动齿轮及止滑型差动机构的壳体。该差动限制机构包括：一个由多块板构成的离合器和一个设置有一磁性板的电磁离合器机构，一个能够吸引磁性板的电磁螺线管和一个设置在磁性板和电磁螺线管之间的离合器。在该差动装置中，通过根据供给螺线管的电流量改变作用于由多块板构成的离合器上的接合力，螺线管控制差动齿轮的止滑状态。

但是，上述已知的传统止滑型差动装置存在下述问题：不论螺线管是否处于断电状态下，由于在电磁离合器机构的轭架上存在剩余磁化强度，因此使该差动装置有时会保持在止滑状态下。

因此，本发明的目的在于提供一种能够克服上述缺陷并能够在电磁螺线管断电时确保用于限制差动齿轮之差动功能的离合器脱开的止滑型差动装置。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种止滑型差动装置，该止滑型差动装置包括：用于实现差动功能的差动齿轮、用于对所述差动齿轮的差动功能进行限制的离合器、电磁螺线管和接触部件。该电磁螺线管包括一个柱塞，在差动限制状态下，该柱塞能够向前移动，以与所述离合器相接合，在无差动限制的状态下，该柱塞能够向后移动，以与所述离合器脱开。该电磁螺线管还包括一个线圈，当线圈在差动限制状态下受到激励时，其能够将电磁力施加到所述柱塞上，其中，所述柱塞受到一个复位弹簧的压力，以使所述离合器脱开。在差动限制状态和差动无限制状态中的至少一种状态下，该接触部件能够与所述柱塞相接触，其中，在差动限制状态下，所述柱塞和所述接触部件之间的接触区域被设定为小于所述柱塞与所述接触部件之间相面对的区域。所述柱塞在其前端部具有一个锥形部分，其中，所述锥形部分包括一个陡锥形第一表面和一个缓锥形第二表面，在差动限制状态下，第一表面能够与所述接触部件接触，而第二表面则与所述接触部件分离。

附图说明

结合附图，通过阅读下面的说明，将会清楚地理解本发明的目的、特征和优点，其中：

图1为一个剖视图，图中示出了根据本发明第一实施例的止滑型差动装置；

图2A为一个放大剖视图，图中示出了如图1所示的第一实施例的止滑型差动装置的差动限制机构，图2B为一个放大视图，图中示出了在图2A中由圆形区域表示的部分；

图3A和3B为示意图，图中分别示出了在差动释放状态下和差动锁定状态下一个结构不同于第一实施例的柱塞和电磁螺线管的一个轭架之间的关系，图3C为一个放大视图，图中示出了柱塞和轭架之间的接触部分，该接触部分具有较大的面积，从而增加了轭架上的剩余磁化强度；

图4为一个剖视图，图中示出了用于本发明第二实施例的止滑型差动装置中的差动限制机构的柱塞和轭架；

图5为一个剖视图，图中示出了用于本发明第三实施例的止滑型差动装置中的差动限制机构的柱塞和轭架；

图6为一个剖视图，图中示出了用于本发明第四实施例的止滑型差动装置上的差动限制机构的柱塞和轭架。

具体实施方式

在下面的详细说明中，在所有的附图中，相同的符号和附图标记表示相同的部件，而且为简明起见，不再对其进行赞述。

现参照附图1，图中示出了根据本发明的止滑型差动装置的第一优选实施例。

该止滑型差动装置包括多个差动齿轮和一个能够对差动齿轮的差动功能进行限制的差动限制机构。

差动齿轮包括：一对差动小齿轮3(图1中省去了一个差动小齿轮)、和一对侧齿轮4和5。差动小齿轮3设置在相对的位置上并可转动地支撑在一个小齿轮轴2上，而该小齿轮轴2又通过一个销10与差动器箱1固定在一起。图1中省略了小齿轮轴2的一部分。侧齿轮4和5设置在相时的位置上并与差动小齿轮3相啮合。差动小齿轮3的转动轴线L1和侧齿轮4、5的转动轴线L2彼此垂直设置。侧齿轮4和5分别通过花键与未示出的左、右驱动轴连接在一起。

差动器箱1容纳着差动齿轮并设置有一个未示出的环形齿轮，该环形齿轮由一个未示出的驱动小齿轮来驱动，这样，驱动扭矩就能够从发动机(未示出)输入到环形齿轮内。环形齿轮和驱动小齿轮形成了一个能够接收来自传动装置的输出的末级传动机构，而且能够为机动车的动力传动系统提供一个最终的齿轮减速作用。差动箱1例如可通过圆锥滚柱轴承6(其中一个轴承未在图1中被省略)在其两个端部处可转动地支撑在车体14上。

差动限制机构按照下述方式进行构造。

差动限制机构设置有一个爪式离合器7，该离合器包括侧齿轮5的一个齿状部分7a和活塞11的一个齿状部分7b，这样，在差动锁定位置上，就可以使齿状部分7a、7b相互啮合。齿状部分7a设置在侧齿轮5的外周背侧上，而齿状部分7b侧设置在离合器活塞11的侧齿轮侧上。设置有齿状部分7b的活塞11以可围绕转动轴线L2转动并可沿轴线L2滑动的方式受到差动箱1的支撑。活塞11沿着远离侧齿轮5的方向受到一个复位弹簧12的偏压，其中复位弹簧12设置在一个在侧齿轮5和活塞11之间形成的内部空间中，这样，在差动限制机构的差动释放位置上，齿状部分7a、7b就能够相互脱开。

通过将环形活塞板13的内爪部分勾挂在活塞11的后部凸起部分上，而使离合器活塞11在其背面侧与一个环形活塞板13连接在一起，因而，它们能够一起沿转动轴线L2移动。在活塞板13的内部部分后方，设置有一个直线状的电磁螺线管8，这样，当螺线管8在差动锁定位置上受到激励时，其柱塞83就能够沿转动轴线L2向前移动，从而推动板13并与爪式离合器7相接合。设置活塞板13的外周部分，使其与差动锁定传感器9的挂钩部分92相接触的位置上。

差动锁定传感器9包括一个主体91和挂钩部分92，其中主体91被固定到车体14上，挂钩部分92可随活塞板13一起移动，这样，就可以根据挂钩部分92的位置检测出爪式离合器7是否处于接合状态。

图2A是一个放大视图，图中示出了图1所示的差动限制机构。

如图2所示，直线状的电磁螺线管8包括一个能够传输磁通量的轭架81，一个能够产生电磁力的线圈82和能够根据线圈82产生的电磁力而移动的柱塞83。轭架81对应于本发明的接触部件。

轭架81设置在活塞板13的后方并具有环形结构，这样该轭架就能够将线圈容纳在其外周部分处，而且该轭架81还在其中心部分上形成有一个孔810，该孔810被一个内部台阶状部分所包围，该内部台阶状部分具有一个径向内表面81a和一个圆筒形的内表面81b。

柱塞83可围绕转动轴线L2转动并可沿转动轴线L2滑动。如图2B所示，柱塞83由外环部分831和内环部分832构成，该外环部分和内环部分通过压配合或类似方式连接在一起。

外环部分831的长度小于内环部分832的长度，以使内环部分832的前部相对外环部分831向前伸出。外环部分831通过将其前端部分切掉而在其前侧形成一个陡峭的第一锥形表面831a和一个逐渐成锥形的第二表面831b，该第二锥形表面由第一锥形表面831a延伸出来。通过实施这种切掉使外环部分831的第一锥形表面831a与轭架81的径向内表面81a在一个小于外环部分831之主要部分831c的区域内相接触。接触区域最好被设计得尽可能地小，以保证其强度。外环部分831的直径被设定为大于轭架81上的孔810的直径。第二锥形表面831b沿差动锁定方向保持远离轭架81的圆筒形内表面81b。第一和第二锥形表面831a和831b对应于本发明的锥形表面。

内环部分832在其前端侧设置有一个能够在差动锁定位置上与活塞板13相接触的挤压表面832a，在其后端侧设置有一个在差动释放位置上能够与轭架81的内后壁部相接触的环形突出部分832b。凸起部分832b是通过下述方式加工出来的：将内环部分832的后部部分切掉，从而使其与轭架81的内后壁部分81c在一个小于内环部分832之主要部分832c的区域内相接触。内环部分832的直径被设定为小于孔810的直径，以便将其插入到孔810内，从而在差动锁定位置上，内环部分832前部的外表面不与轭架81的径向内表面81a的内边缘相接触。

如上所述，柱塞83的环形部分831、832与轭架81的前、后接触面积被设定为分别小于环形部分831、832之主要部分的面积。这种设置方式出于下述原因。

图3A和3B分别示出了当差动限制机构被加工成设置有一个没有切除部分的柱塞时、处于差动释放状态和差动锁定状态下的差动限制机构，目的是便于与第一实施例中具有切除部分的差动限制机构8进行对比。

差动限制机构8’包括一个轭架81’，一个设置在轭架81’内的线圈82’和一个柱塞83’。该柱塞83’设置有与第一实施例相同的一个外环部分831’和一个内环部分832’，但该外环和内环部分在前后端处没有切除部分。当处于差动释放状态下时，线圈82’被断电，柱塞83’通过一个未在图中示出的复位弹簧受到向后的顶压，以使其与轭架81’的后内壁部分81’c相接触并与爪式离合器脱开，如图3A所示。在差动锁定状态下，线圈82’受到激励，而且柱塞向前移动，从而推动一个未在图中示出的活塞板(piton plate)，以使其与未示出的爪式离合器相接合，如图3B所示。在这些状态下，柱塞83’的前端或后端至少偶尔或有时与轭架81’相接触。在用来与爪式离合器7相接合的电磁力作用下，它们的接触面积将变大，因为柱塞83’需要足够的体积来产生所需的推力。例如，如图3C所示，外环部分831’的前端和轭架81’之间的接触面积BB基本上等于外环部分831’面向轭架81’的径向内表面81’a和圆筒形内表面81’b的面积。大面积的接触将会在轭架81’上产生较高的剩余磁化强度，这样，即使线圈82’处于断电状态下，也可以将巨大的吸引力作用于柱塞83’与轭架81’之间并阻止与爪式离合器脱开。

为避免出现上述问题，复位弹簧的设定力应该较大，这样就需要一个较大的线圈来产生较大的推力，以克服复位弹簧的弹力并与爪式离合器相接合，这样就使成本增加并使体积变大。

相反，第一实施例中的柱塞83其前端和后端部分被切除，这样就能够以较小的面积与轭架81相接触，从而减小由于轭架81上存在的剩磁而作用于它们之间的吸引力。因此，复位弹簧12的强度可以较小，这样就能够使复位弹簧12和直线状螺线管8的尺寸和成本得以降低，从而确保爪式离合器7在复位弹簧12的恢复力作用下脱开。切除操作可通过机械加工、烧结合金或类似方法来完成。

下面将对第一实施例中的止滑型差动装置的操作加以说明。

在差动释放状态下，没有向直线状螺线管8的线圈82供给电流，这样，复位弹簧12就会向后顶推活塞11，同时使齿状部分7b与爪式离合器7脱开。从发动机输出的输出扭矩通过传动系统和驱动小齿轮传递到环形齿轮，并使与环形齿轮连接在一起的差动箱1转动。该扭矩被继续传递给小齿轮轴2和差动小齿轮3，接着，传递给侧齿轮4和5，这样就可以通过驱动轴对左右车轮进行驱动。在该状态下，侧齿轮4和5与差动箱1脱开，因为爪式离合器已经处于脱开状态下。这样就会在左右车轮之间产生差动作用。

在差动锁定状态下，向直线状电磁螺线管8的线圈82供给电流，以与爪式离合器7相接合。具体而言，柱塞83在磁性力的作用下克服复位弹簧12的弹簧力向前移动并对活塞板13和活塞11进行顶压，以与爪式离合器7的齿状部分7a和7b接合。这样就会将侧齿轮4和5锁定在差动箱1上，从而对差动作用进行限制。发动机的输出扭矩以类似于在差动释放状态下的上述扭矩传递方式传递给驱动轮，而侧齿轮4和5及差动箱1侧保持在受约束状态下，从而作为一个整体单元进行旋转，这样就可以完全限制差动功能。因此，例如，当其中一个车轮在低摩擦路面上滑动时，在低摩擦路面上的车轮的部分驱动扭矩就会通过爪式离合器7传递给位于高摩擦路面上的车轮，从而在位于高摩擦路面上的车轮上产生较大扭矩。这样就能够使机动车缓慢离开该路面区域。

差动锁定状态和差动释放状态分别对应于本发明的差动限制状态和无差动限制状态。

第一实施例的止滑差动装置具有下述优点。

由于柱塞83与轭架81之间的接触面积很小，因此降低了轭架81上的剩余磁化强度，这样就可以降低复位弹簧12的强度并减小电磁螺线管8的尺寸和成本，从而保证爪式离合器7在复位弹簧12的恢复力的作用下脱开。

小的接触面积可以很容易地通过将柱塞83的前端部分切除、从而形成一个能够与轭架81相接触的锥形表面831a的方式而得以实现。

此外，还可以通过在差动锁定位置上设置一个与轭架81分开的第二锥形表面831b来进一步减小接触面积。

接触区域还可以通过将后端部分切除、从而形成一个能够与轭架81相接触的环形凸起部分832b而得以形成。

利用复位弹簧12可以保证在线圈82断电时爪式离合器7脱开。

下面，将参照附图4对第二实施例的止滑型差动装置加以说明。

从结构上看，该差动装置设置有差动齿轮、一个爪式离合器和一个直线状电磁螺线管，这些部件与第一实施例相同，但柱塞及电磁螺线管的轭架却具有不同的结构。

如图4所示，柱塞83包括一个外环部分831和一个内环部分832，该外环部分和内环部分通过压配合或类似方式连接在一起。外环部分831不具有第一实施例那样的第一和外部锥形部分，轭架81在其中心部分上设置有一个孔810，该孔810被一个台阶状内部部分所包围，该台阶状内部部分具有通过对轭架81的内部进行切削而形成的锥形内表面81d、径向内表面81a和圆筒形内表面81b。当外环部分831与径向内表面81a在差动锁定状态下相互接触时，锥形内表面81d远离外环部分831，这样就可以减小柱塞83与轭架81之间的接触面积。圆筒形内表面81b的直径被设定为大于外环部分831的外表面的直径，这样就在它们之间产生了一个间隙。这样就可以进一步减小柱塞83与轭架81之间的接触面积，从而减小轭架81中的剩磁。这种设置有电磁螺线管的止滑型差动装置的其它部件与图1和2所示的第一实施例相同。

下面将对这种止滑型差动装置的操作和优点加以说明。

差动齿轮和爪式离合器按照与第一实施例相似的方式进行动作。爪式离合器由电磁螺线管控制，以使其在差动释放状态和差动锁定状态之间进行切换。

在差动释放状态下，电磁螺线管的线圈被断电，这样复位弹簧就会向后挤压柱塞83，以使其与轭架81的内后壁部分81c相接触。该复位弹簧保证爪式离合器的脱开，从而实现差动功能。柱塞83在其位于柱塞83之后侧的环形突出部分832b处与内后壁部分81c相接触，这样就能够减小轭架81上的剩余磁化强度。

在差动锁定状态下，线圈受到激励，从而使柱塞83克服复位弹簧的弹力向前移动并对活塞进行顶压，同时一个齿状部分与爪式离合器相接合。柱塞83与轭架81的径向内表面81a相接触，同时与锥形内表面81d和圆筒形内表面81b分开，这样就在柱塞83和轭架81之间形成了一个较小的接触区域。因此，就可以减小轭架81内的剩磁，从而可以降低复位弹簧的强度和尺寸，而且这样还可以降低电磁螺线管的成本并减小其尺寸。此外，还可以通过对轭架81的内部进行切削加工而容易地得到锥形内表面81d、径向内表面81a和圆筒形内表面81b。

下面，将参照附图5对第三实施例的止滑差动装置进行说明。

从结构上看，该差动装置设置有多个差动齿轮、一个爪式离合器和一个直线状电磁螺线管，这些部件与第一实施例中的对应部件相同，但柱塞和直线状电磁螺线管的轭架却具有不同的结构。

如图5所示，柱塞83包括一个外环部分831和一个内环部分832，该外环部分和内环部分通过压配合或以类似方式相互连接在一起。外环部分831不具有第一实施例那样的第一锥形外部部分，轭架81在其中心部分上设置有一个孔810，该孔810被一个台阶状内部部分所包围，该台阶状内部部分具有通过切掉轭架81的一个内部部分而形成的一个内部环形凸起部分81e、一个径向内表面81a和一个圆筒形内表面81b。内部环形凸起部分81e与柱塞83的外环部分831在差动锁定状态下相互接触，而径向内表面81a和圆筒形内表面81b则一直与柱塞83的外环部分831的外表面分开。其它部件与第一实施例相同。

下面将对第三实施例的止滑型差动装置的操作和优点加以说明。

差动齿轮和爪式离合器按照与第一实施例相似的方式进行操作。爪式离合器由电磁螺线管来进行控制，以使其在差动释放状态和差动锁定状态之间进行切换。

在差动释放状态下，电磁螺线管的线圈被断电，这样复位弹簧就会向后挤压柱塞83，以使其与轭架81的内后壁部分81c相接触。该复位弹簧保证爪式离合器脱开，从而实现差动功能。柱塞83在设置于柱塞83后侧的环形突出部分832b处与内后壁部分81c相接触，这样就能够减小轭架81上的剩余磁化强度。

在差动锁定状态下，线圈受到激励，从而使柱塞83克服复位弹簧的弹力向前移动并对活塞进行顶压，同时一个齿状部分与爪式离合器相接合。柱塞83与轭架81的内部环形凸起部分81e相接触，同时与径向内表面81a和圆筒形内表面81b分开，这样就在柱塞83和轭架81之间形成了一个较小的接触区域。因此，就可以减小轭架81内的剩磁，从而可以降低复位弹簧的强度和尺寸，而且这样还能够降低电磁螺线管的成本并减小其尺寸。此外，还可以通过切掉轭架81的一个内部部分而容易地以低成本制成内部环形凸起部分81e、径向内表面81a和圆筒形内表面81b。

下面，将参照附图6对第四实施例的止滑型差动装置进行说明。

从结构上看，该差动装置设置有多个差动齿轮、一个爪式离合器和一个直线状电磁螺线管，这些部件与第一实施例中的对应部件相同，但柱塞和直线状电磁螺线管的轭架却具有不同的结构。

如图6所示，柱塞83包括一个外环部分831和一个内环部分832，该外环部分和内环部分通过压配合或以类似方式连接在一起。外环部分831在其前端设置有一个通过切掉柱塞83的一个前端部分而形成的环形凸起部分831d，该环形凸起部分代替了第一实施例中的第一和外部锥形部分。柱塞83的环形凸起部分831c与轭架81的径向内表面81a在差动锁定位置上相互接触，同时轭架81的圆筒形内表面81b则总是与柱塞83的外环部分831的外表面分开。其它部件与第一实施例相同。

下面将对第四实施例的止滑型差动装置的操作和优点加以说明。

差动齿轮和爪式离合器按照与实施例相似的方式进行操作。爪式离合器由电磁螺线管来进行控制，以使其在差动释放状态和差动锁定状态之间进行切换。

在差动释放状态下，电磁螺线管的线圈被断电，这样复位弹簧就会向后挤压柱塞83，以使其与轭架81的内后壁部分81c相接触。该复位弹簧保证爪式离合器脱开，从而实现差动功能。柱塞83在设置于柱塞83后侧的环形突出部分832b处与内后壁部分81c相接触，这样就能够减小轭架81上的剩余磁化强度。

在差动锁定状态下，线圈受到激励，从而使柱塞83克服复位弹簧的弹力向前移动并对活塞进行顶压，同时一个齿状部分与爪式离合器相接合。柱塞83在其环形凸起部分831d处与轭架81的径向表面81a相接触，同时与圆筒形内表面81b分开，这样就在柱塞83和轭架81之间形成了一个较小的接触区域。因此，就可以减小轭架81内的剩磁，从而可以降低复位弹簧的强度和尺寸，而且这样还能够降低电磁螺线管的成本并减小其尺寸。此外，还可以通过分别切掉柱塞83的前端部分和轭架81的内部部分而容易地以低成本制成柱塞83的环形凸起部分831d和轭架81的径向内表面81a、圆筒形内表面81b。

尽管已经参照优选实施例对本发明作出了详细地图示和说明，但是应该知道：还可以对本发明作出多种修改和变型，而且所附的权利要求书旨在覆盖所有落入本发明构思范围内的修改和变型。

例如，在差动锁定状态下，与柱塞83相接触的接触部件还可以是其它部件，例如爪式离合器或电磁螺线管的周部，而不是轭架81。柱塞83的接触部分及与它相接触的部分可以被加工成曲线状表面、沟槽等。尽管柱塞83在其后端设置有一个环形凸起部分832b，但是也可以在轭架81的后壁部分81c上设置一个能够与柱塞83相接触的环形凸起部分，同时将柱塞83上的环形凸起部分832b去掉。

电磁螺线管的结构也可以不同于上述的实施例。差动齿轮可由一个行星齿轮组构成，用于对差动功能进行限制的离合器可以用其它离合器来代替爪式离合器。可以根据机动车的行驶条件来运行差动限制功能，以达到改变其推力的目的。

申请日为2004年2月25日的日本专利申请第2004-049009号的全部内容作为参考被引入到本文中。

Claims (5)

1.一种止滑型差动装置，包括：

用于实现差动功能的差动齿轮；

用于对所述差动齿轮的差动功能进行限制的离合器；

电磁螺线管，该螺线管包括：一个柱塞，在差动限制状态下，该柱塞能够向前移动，以与所述离合器相接合，在无差动限制的状态下，该柱塞能够向后移动，以与所述离合器脱开；一个线圈，当线圈在差动限制状态下受到激励时，其能够将电磁力施加到所述柱塞上，而且所述柱塞受到一个复位弹簧的压力，以使所述离合器脱开；以及

一个接触部件，在差动限制状态和差动无限制状态中的至少一种状态下，该接触部件能够与所述柱塞相接触，

其特征在于：在差动限制状态下，所述柱塞和所述接触部件之间的接触区域被设定为小于所述柱塞与所述接触部件之间相面对的区域，并且

所述柱塞在其前端部具有一个锥形部分，所述锥形部分包括一个陡锥形第一表面和一个缓锥形第二表面，在差动限制状态下，第一表面能够与所述接触部件接触，而第二表面则与所述接触部件分离。

2.根据权利要求1的止滑型差动装置，其特征在于：所述离合器是一个爪式离合器，在差动限制状态下，该爪式离合器能够在施加于所述柱塞上的电磁力作用下接合，在无差动限制状态下，该爪式离合器能够在复位弹簧的弹力作用下脱开。

3.根据权利要求1的止滑型差动装置，其特征在于：所述柱塞形成有一个环形凸起部分，该环形凸起部分能够在无差动限制状态下与所述接触部件接触。

4.根据权利要求1的止滑型差动装置，其特征在于：所述接触部件形成有一个环形凸起部分，该环形凸起部分能够在无差动限制状态下与所述柱塞接触。

5.根据权利要求1的止滑型差动装置，其特征在于：所述接触部件是所述电磁螺线管的轭架。

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