CN101360933B - 限滑差速器及其接合传感机构 - Google Patents

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Abstract

一种差速器，具有可工作以限制输出齿轮(23)相对于齿轮壳体(11)的转动的转动限制装置(35)，和用于将转动限制装置从未致动状态致动到致动状态的致动装置(55)。转动限制装置包括部件(47)，该部件朝向齿轮壳体的一个轴向端部设置并且可在第一位置即所述转动限制装置的未致动状态和第二位置即致动状态之间运动。传感器组件(47，71，73)邻近所述齿轮壳体的所述一个轴向端部并且包括位于转动限制装置(35)和致动装置之间的传感器元件(71)和壁状部件(63，73)。壁状部件(63，73)包括位于传感器元件(71)和可运动部件(47)之间的非铁磁性部分(73)。在第一和第二位置之间的运动使得耦合传感器元件(71)和可运动部件(47)的电磁通量(F)产生相应的变化。

Description

限滑差速器及其接合传感机构
技术领域
本发明涉及牵引(力)调节差速器，更具体地涉及这种类型的差速器，其中可响应于某种类型的输入如机械输入或电输入信号而延迟和甚至可能禁止(“锁止”)差动作用。
此外，本发明涉及这样一种类型的接合传感(检测)机构和系统，其可用于检测牵引调节差速器中的状态变化，例如非锁止状态和锁止状态之间的变化。
背景技术
本发明所涉及类型的牵引调节差速器包括限定了齿轮室的齿轮壳体，以及设置在其中的包括至少一个输入小齿轮和一对输出半轴齿轮的差动齿轮组。本发明将结合锥齿轮类型的差速器加以描述，但本领域技术人员应理解本发明并不仅限于此，而是也可用于具有其它齿轮传动类型如螺旋齿轮或行星齿轮传动的差速器。通常，离合器组件设置在所述半轴齿轮中的至少一个和齿轮壳体的相邻表面之间，使得离合器组件或锁止机构可工作以限制齿轮壳体和所述一个半轴齿轮之间的相对转动。在大多数所述类型的差速器中，使离合器组件或锁止机构接合(以延迟差动)是通过数种不同方式中的一种来实现的。
在一种方式中，在转让给本发明的受让人并引用于此作为参考的美国专利No.Re 28,004所示和所述的“锁止差速器”中，离合器组件通常是分离的。当一个车轮相对于另一个车轮开始拖延(spin out)时，速度传感机构检测所述车轮之间的速度差，并通过凸轮和斜坡机构完全锁止离合器组件。在所述被引用的专利中，速度传感机构包括离心配重机构，其输出包括所述机械“输入”，差动齿轮装置响应于该输入而被锁止。
同样转让给本发明的受让人并引用于此作为参考的美国专利No.5,019,021描述了延迟差动的另一种方式。该专利示出和描述了一种“限(防)滑差速器”，其中离合器组件上的载荷可响应于外部的电输入信号而变化，从而改变离合器组件内的打滑量。因此，从一个半轴齿轮传递到另一个半轴齿轮的偏向转矩的量也响应于外部电输入信号的变化而变化。本领域技术人员所公知的是，在限滑差速器中，无论何时车辆经历非最佳的牵引条件，两个半轴齿轮之间通常都存在一定量的“滑移”或速度差。在上述被引用的专利中，差速器的所述“输入”是电输入信号，但在差速器内，存在另一种“输入”，即滚珠斜坡致动器(ball ramp actuator)的一个板的轴向运动，其轴向运动以本领域技术人员公知的方式改变离合器组件上的载荷。
最后，在同样转让给本发明的受让人并引用于此作为参考的美国专利No.6,551,209中，描绘了一种“锁止差速器”的不同方式。在上述被引用的专利中，示出和描述了这样一种锁止差速器，其中不具有摩擦式离合器组件而是具有机械锁止结构。在所引用的‘209专利的差速器中具有滚珠斜坡致动器，其能够响应于电输入信号而将一系列销钉移入到差速器半轴齿轮的相配开口中，从而使半轴齿轮相对于差速器齿轮壳体锁止。就本发明的目的而言，所述销钉靠近或离开半轴齿轮以分别实现锁止状态或非锁止状态的移动也可被认为是用于限制差速器中的输出齿轮相对于齿轮壳体转动的方式的一种“输入”。
这样，通过回顾上述类型的限滑和锁止差速器可见，存在本领域技术人员已知的多种不同机构，它们通常用于限制(延迟)或锁止差速器齿轮壳体和其中一个输出半轴齿轮之间的相对转动。但是，应当注意，大多数已知的现有技术的限滑和锁止差动结构、尤其是已由本发明的受让人商业化的那些，都共同具有与在差速器内实现限滑和锁止功能的机构的操作有关的某种沿轴向运动的部件。
近来，越来越多的车辆(尤其是乘用车和轻型卡车)在传动系中结合了某种稳定性、或牵引、或安全系统。这类系统的例子可包括牵引力控制系统(TCS)、防抱死制动系统(ABS)和电子稳定性程序(ESP)。十分普遍和期望的是，这类系统包括某种牵引调节装置，并且优选地包括电气致动的限滑或锁止差速器。为了使这些类型的系统更有效和安全地工作，重要的是系统的控制逻辑从差速器接收某种反馈信号，从而控制逻辑能在任意给定时刻知道差速器是处于致动(锁止)状态还是处于未致动(非锁止)状态。
不利的是，检测锁止差速器中锁止状态(或非锁止状态)的存在或检测限滑差速器中正在增加的离合器接合(或正在减小的离合器接合)涉及检测这样一些东西，例如差速器齿轮壳体内的部件的轴向运动，其中所述部件通常在静止的外壳内转动。在转动的差速器壳体上安装传感器的一种表面上显而易见的方式为，将传感器固定在所述壳体的外部，并且将由差速器产生的电信号通过滑环传递到车辆的微处理器。不利的是，这种结构通常不可行。对于大多数差速器装置来说，没有什么东西可附装到差速器壳体的(外径的)外部(或从差速器壳体径向向外延伸)，这是因为，在车轴装配车间中必须使环形齿轮在壳体的外径上滑动，并用螺栓将环形齿轮固定到壳体凸缘上。
本领域技术人员遇到的另一个阻碍为，在试图开发用于检测限滑或锁止差速器中的“状态变化”的结构时，实际上所采用的传感系统必须能够在非常严酷的环境中存留并有效地工作。例如，传感机构和整个系统需要能够在可预见的宽温度范围内(例如从约-40摄氏度至约190摄氏度)工作。另外，传感机构必须能够在浸没于基于石化产品的润滑剂中时工作，而不会对传感系统的表示差速器当前状态的“输出”信号产生任何不利影响。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能克服现有技术的上述问题的改进的差动齿轮机构，以及用在其中的改进的传感机构和组件。
本发明的另一个目的是提供这样一种可实现上述目的的改进的差动齿轮机构和用在其中的改进的传感系统，其无需对现有的差动机构进行任何大的重新设计，并且基本不会增大差动齿轮机构的总体封装尺寸。
本发明的更具体的目的是提供这样一种改进的差动齿轮机构及其传感系统，其中差速器状态的变化可利用差速器内的部件的轴向运动检测出来，所述部件是差动机构内原本就需要的部件，而不需要某种附加的“目标”部件。
本发明的上述和其它目的通过提供这样一种改进的差动齿轮机构来实现，该机构包括：限定了转动轴线和齿轮室的齿轮壳体；设置在所述齿轮室中、包括至少一个输入齿轮以及第一和第二输出齿轮的差动齿轮装置。所述机构包括可工作以限制所述第一输出齿轮相对于所述齿轮壳体的转动的装置，和用于致动所述转动限制装置的致动装置，所述致动装置可响应于一输入而工作，以将所述转动限制装置从未致动状态移动到致动状态。所述转动限制装置包括这样一个部件，该部件朝向所述齿轮壳体的一个轴向端部设置，并且可在对应于所述转动限制装置的未致动状态的第一位置和对应于所述致动状态的第二位置之间在所述转动轴线的方向上运动。
这种改进的差动齿轮机构的特征在于一传感器组件，其设置在所述齿轮壳体的所述一个轴向端部附近并且包括在轴向上设置在所述转动限制装置和所述致动装置之间的传感器元件和壁状部件。所述壁状部件包括非铁磁性部分，该非铁磁性部分在轴向上设置在所述传感器元件和所述可运动部件之间，从而所述可运动部件在所述第一位置和第二位置之间的运动使得耦合(couple)所述传感器元件和所述可运动部件的电磁通量产生相应的变化。
根据本发明的另一个方面，提供了这样一种机构，其包括限定了轴线和室的壳体，所述机构包括用于致动所述机构的致动装置，所述致动装置可响应于一输入而工作以将所述机构从未致动状态移动到致动状态。所述机构包括可轴向运动的部件，该部件朝向所述壳体的一个轴向端部设置并且可在对应于所述机构的未致动状态的第一位置和对应于所述致动状态的第二位置之间在所述轴线的方向上运动。
这种改进的机构的特征在于一传感器组件，其设置在所述壳体的所述一个轴向端部附近并且包括在轴向上设置在所述机构和所述致动装置之间的传感器元件和壁状部件。所述壁状部件包括非铁磁性部分，该非铁磁性部分在轴向上设置在所述传感器元件和所述可轴向运动的部件之间，从而所述可轴向运动的部件在所述第一位置和第二位置之间的运动使得耦合所述传感器元件和所述可轴向运动的部件的电磁通量产生相应的变化。所述传感器元件包括设置在所述壳体的所述一个轴向端部附近并且大体绕所述轴线同心设置的电磁线圈。
附图说明
图1是根据本发明的教导制成的锁止差速器处于未致动、非锁止状态的轴向剖视图。
图2是与图1类似的、但沿与图1不同的平面截取的局部放大的轴向剖视图。
图3是图1和2所示的差动齿轮机构的一部分的局部分解透视图。
图4是与图2类似的、示出本发明一个重要方面的局部放大示意性轴向剖视图。
图5是电压随时间变化的曲线图，示出在一个实施例中由本发明的传感机构所采用的重要关系。
图6是电路图，示意性地示出可用于本发明的接合传感机构的控制电路实施例的一部分。
具体实施方式
现在参照附图，这些附图并非用于限制本发明，图1是包括本发明的限滑差速器、且更具体地是锁止差速器的轴向剖视图。通过参考上面引用的专利可更好地理解本发明所涉及的一般类型及图1所示的具体类型的差速器的特定结构和操作。特别地，图1所示的锁止差速器的总体结构和功能与上面被引用的美国专利No.6,551,209所示和所述的差速器非常相似。
然而，如已所述，本发明的应用不仅限于锁止差速器，而是在用于限滑差速器或至少用于包括差速器内的某种部件的差速器时也具有优点，其中所述部件在差速器壳体内轴向运动，使得所述部件的运动代表滑动状态和限滑状态之间的变化。此外，本发明的使用不限于任何特殊构型的差速器，在所附权利要求中特别说明的除外。最后，应当注意，一方面，本发明包括传感组件和系统，其可有效地用于检测包括设置在其中的部件的相关机构的状态的变化，所述部件的运动对应于所述相关机构的工作状态或条件的变化。
图1所示的差动齿轮机构(锁止差速器)包括齿轮壳体11，该齿轮壳体在其内部限定了总体用13表示的齿轮室。在当前实施例中并且仅通过示例的方式，齿轮壳体11包括单个的整体式齿轮壳体，并且差速器内的所有部件都通过“窗口”(此处未示出)插入到齿轮壳体11中，这对于本领域技术人员来说是公知的。然而，应当理解，本发明不限于齿轮壳体11的任何特定构型，或窗口的任何特定构型，或者甚至于所述窗口是否存在。转矩通常借助于输入环形齿轮(此处未示出)输入到差速器，所述环形齿轮可通过任意适当的装置如多个螺栓(此处也未示出)附装在齿轮壳体11的凸缘15(此处只是局部地示出)上。
在齿轮室13内设置有差动齿轮组，该差动齿轮组包括可转动地安装在小齿轮轴19上的一对输入小齿轮17。通常，小齿轮轴19通过任意适当的装置如锁止销21相对于齿轮壳体固定。小齿轮17包括差动齿轮组的输入齿轮，并且与一对半轴齿轮23和35相啮合。半轴齿轮23和25分别限定了成组的直的内花键27和29，它们适于与一对半轴(未示出)的相配的外花键成花键接合。齿轮壳体11包括环形毂部31和33，在所述毂部上可安装一对轴承组(此处未示出)，所述轴承组用于为差动机构提供相对于外差速器壳体(此处也未示出)的转动支承。
本领域技术人员公知的是，在车辆的正常的向前运行中，在左右半轴齿轮23和25之间不会产生差速，并且因此小齿轮17不会相对于小齿轮轴19转动。齿轮壳体11、小齿轮17及半轴齿轮23和25作为一个整体单元绕转动轴线A(只在图1和2中示出)转动。
应当理解，本发明的锁止差速器能以多种模式中的任一种工作。差速器可手动地操作，即，其中驾驶员手动地选择锁止模式，使得在车辆开始移动后差速器几乎立即在锁止模式下工作。或者，锁止差速器可在“自动模式”下工作，其中，例如，车辆微处理器检测运行状态，如车轮初期打滑，并将适当的电输入信号(“输入”)传递至锁止差速器，从而使半轴齿轮25相对于齿轮壳体11锁止，以防止任何进一步的差动。
在锁止差速器以自动模式工作的情况下，应当理解，在特定的工作条件下，例如当车辆转弯或轮胎尺寸存在微小差异时，允许在半轴齿轮23和25之间产生特定量的差动作用。然而，根据本发明，锁止差速器可包括或不包括离合器组件，或任意其它类似的仅仅延迟或限制差动作用的机构，但取而代之也可提供一种处于图1所示的仅未致动状态和未在此处单独示出的致动的锁止状态之间的选择。
现在参照图2，结合图1，本发明的锁止差速器包括总体上表示为35的转动限制机构。通过参考上面引用的美国专利No.6,551,209可更好地理解转动限制机构35。差速器领域的技术人员应当理解，由于本发明不限于转动限制机构35的任何特定结构或工作模式，除了在所附权利要求中特别规定的以外，机构35将仅作为背景技术和示例在本文中仅作简要说明。齿轮壳体11包括限定了两列孔的端壁37。第一列孔(如图1所示)包括沿轴向延伸穿过端壁37的整个轴向宽度的多个销孔39。在各个销孔39内设置有可轴向移动的、大致圆柱形的销部件41(在下文及所附权利要求中也称之为“锁止部件”)。第二列孔(见图2)包括多个弹簧孔43，它们从端壁37的图2中的左端仅部分延伸穿过端壁37的轴向厚度，使得在各个弹簧孔43中安置有卷绕压缩弹簧45。
各个压缩弹簧45的左端靠着总体上由49表示的滚珠斜坡致动器的内坡板47(也见图3)。滚珠斜坡致动器49还包括外坡板51，和设置在内坡板47和外坡板51之间的多个凸轮部件(滚珠)53，对于滚珠斜坡致动器领域的技术人员来说，其设置方式是公知的。滚珠斜坡致动器49可被看作是转动限制机构35的一部分。
在齿轮壳体11的轴向外侧(从滚珠斜坡致动器49朝向图1和2的左侧)设置有总体上由55表示的电磁致动器，所述电磁致动器优选地包括由环形的支承部件59支承并配置在其径向外侧的环形电磁线圈57。支承部件59围绕环形毂部31的较大直径部，而电磁致动器55静止不动(即，相对于此处未示出的外差速器壳体固定)，并且齿轮壳体11可在电磁致动器55中相对于其自由转动。电磁致动器55的某些方面在上面引用的一个或多个专利中有更详细的图示和描述。
电磁线圈57的致动响应于通过一对电导线61(见图2)传递到线圈57的电输入信号而产生，附图标记“61”在下文中用于表示导线本身或电输入信号。
现在主要参照图2和3，紧邻电磁线圈57设置有环形驱动板63，该驱动板63通过任意适当的方式例如花键以相对于外坡板51不可转动的方式固定。驱动板63和外坡板51之间的连接将随后结合对本发明传感机构的说明更详细地描述。因此，如本领域技术人员所公知，以及如上文引用的专利所示和所述，当线圈57通电时，所产生的磁通路径穿过驱动板63并使该板与线圈壳体65上的相邻摩擦表面摩擦接合。线圈壳体65优选地相对于外差速器壳体不可转动地固定，所述外差速器壳体在此处未示出，但在图2中用示出为66的“地面(ground)”符号表示。其结果是导致环形驱动板63及由此外坡板51相对于齿轮壳体11的延迟转动。然而，内坡板47例如通过多个凸耳67(见图3)固定成与齿轮壳体11一起转动，并且因此斜坡引导作用(ramping action)使内坡板47逆着压缩弹簧45的偏压力产生向右的轴向运动(见图1至3)。再次主要参照图1，半轴齿轮23的“外”表面(即面向端壁37的侧面)限定了多个开口69，开口69布置成与销孔39的阵列匹配或相配合的阵列。因此，销孔39和开口69的阵列在周向上对准(如1所示的位置)，电磁线圈57的致动将使内坡板47朝图1的右侧运动，并使销部件41移动成与开口69接合，从而使半轴齿轮23相对于齿轮壳体11锁止(致动的或“锁止的”状态)。
主要从上面引用的专利可知，至此所述的内容大部分都是已知的。现在参照所有附图并将它们彼此结合起来对本发明的重要方面进行说明。如上所述，本发明的一个目的是，能够利用包括机构的一部分的部件在所述机构内的轴向运动来检测锁止状态或非锁止状态的出现(即，能够检测所述机构的状态变化)。
在当前实施例中，仅作为示例，所述“可轴向运动的部件”包括滚珠斜坡致动器49的内坡板47。根据本发明的一个方面，内坡板47本身用作所述“可轴向运动的部件”，对于所附权利要求来说，不需要任何附加结构来用作待由传感机构检测的目标，这将在下文中描述。
现在主要参照图2、3和4描述本发明的传感机构。根据本发明的优选实施例，线圈壳体65为“两腔室”型，(即，线圈壳体65不仅限定了用于电磁线圈57(“致动”线圈)的腔室，还提供了一个内部设置有传感线圈71的室)，其功能将随后加以说明。传感线圈71可仅包括电磁线圈，或者可包括磁偏置线圈。在任一种情况下，传感线圈71(以下在所附权利要求中也称之为“传感器元件”)优选地提供一“接近(proximity)”传感装置，该术语是传感检测领域公知的。如电磁致动领域的技术人员所公知，线圈壳体65包括铁磁性部件，这与环形驱动板63一样，其中驱动板63包括电磁“电路”的一部分，以用于滚珠斜坡致动器49的致动。内坡板47也优选地包括铁磁性部件，其原因将在随后加以说明。
然而，根据本发明的重要方面，驱动板63的紧邻传感线圈71的径向“内”部被环形窗口部件73所替代，如图3和4所示。此处主要关于部件73所用的术语“窗口”是指，对于本发明来说，窗口部件73是非铁磁性的，并且因此电磁电路(或磁通“路径”)不“包含”在窗口部件73中，而是允许磁通线F(见图4)从其穿过。作为对比，电磁领域所公知的是，由线圈57的致动而产生的磁通线将包含在驱动板63内，且磁通线垂直地从其穿过。在当前实施例中，仅作为示例，环形窗口部件73包括铝部件，使得窗口部件73具有结构上的整体性和耐久性，以将转矩从环形驱动板63传递到外坡板51。本领域技术人员还公知的是，铝质窗口部件73与空气相比将稍微地增加磁通密度。
同时，如图4所示，环形窗口部件73在轴向上设置在传感线圈71和本实施例中的可轴向运动的部件--内坡板47之间。当传感电流施加在传感线圈71上时，其结果是生成电磁磁通路径F，如图4所示。磁通路径F绕传感线圈71穿过线圈壳体65，穿过窗口部件73，跨过相邻的气隙，然后穿过内坡板47的一部分。由上文对转动限制机构35和电磁致动器55的操作的简要描述可知，内坡板47在与机构35的未致动状态对应的第一位置(图2)和与机构35的致动状态对应的第二位置(图4中内坡板47移动所朝向的位置)之间沿轴向运动(见图4中的箭头)。
根据本发明的重要方面，随着内坡板47的轴向位置的改变，磁通路径的长度也改变，但是不受窗口部件73的影响。由内坡板47离开或靠近传感线圈71的运动而引起的磁通路径长度的变化将分别导致磁通路径F的磁通密度(或感应系数/电感)的减小或增大。磁通密度(或感应系数)的变化可由外部控制电路检测或监控，所述外部控制电路能够将检测到的磁通密度(或感应系数)“转换”为反映传感线圈71和坡板47之间轴向间距变化的值。
现在主要参照图5，其是电压随时间变化的曲线图，示出本发明的传感机构的一个实施例所采用的重要关系。在本发明的发展过程中，研究了数种不同的接近式传感装置，包括一种已知为脉冲感应(PI)传感的装置。在PI传感装置中，传感线圈71被充以已知的电流(图5中的恒定电流脉冲)。该已知的电流产生磁场，该磁场感应出图4中所示的磁通路径F。该磁通路径F在材料中储存能量(能量＝1/2LI2)。然后已知的线圈电流突然终止，导致磁通路径F终止(衰减)并且能量消散。随着磁通路径F的变化，这种变化将导致涡流在内坡板47中流动，但所述涡流将由于铁磁性坡板47的内阻而缓慢地衰减。
随着上述涡流在坡板47中流动，该涡流也产生磁场，该磁场又反之在传感线圈71中感应出电流，从而产生反-EMF(电动势)。当在传感线圈71上测量(由反电动势)产生的电压时，存在负电压尖峰(尖脉冲)(图5中的“SPIKE”)，其具有指数式的衰减率或衰减曲线，如图5所示。负尖峰的衰减率是感应系数的函数，而感应系数又与从传感线圈71到内坡板47的气隙间距直接相关。然而，传感领域的技术人员应当理解，本发明不限于上述的或任意其它特殊的传感概念，除了在所附权利要求中特别指明的以外。
各种传感系统都是可用且公知的，并且本发明不限于脉冲感应传感。也可使用调谐“储能(tank)”振荡器电路(其中，电感器和电容器形成调谐频率振荡器)以通过测量振荡频率来确定所述间距。由于这一概念可用于检查任意金属，如果频率不够高，则它将不能“看”穿铝。它不包括调谐振荡器的前端电路。也可采用其它已知的磁接近传感器和LVDT装置。在本发明的发展过程中发现，在这种特定的环境下使用时，脉冲感应传感是比较简单和有效的。
考虑到本发明的特殊应用，上述传感概念包括优选的实施例，部分地是因为已发现其在较宽的工作温度范围内(从约-40摄氏度至约190摄氏度)且同时浸没于各种石化基润滑剂(例如齿轮油)中时是有效的。温度变化或各种类型的油似乎对于精确地检测坡板47的状态变化(轴向运动)的能力都没有负面影响。
现在主要参照图6，其示出总体上用81表示的电控电路的一部分，该电路可用于实现关于图5所示和所述的传感概念。在图6所示的电路中，脉冲序列(示出为图5中的恒定电流脉冲)是控制电路81的输入。控制电路81的“输出”是表示从传感线圈71到内坡板47的间距的模拟信号91。
本发明已在上面的说明书中进行了详细的描述，并且通过阅读和理解本说明书，可认为本发明的各种变化和修改对于本领域技术人员来说都是显而易见的。所有这些变化和修改都包括在本发明中，只要它们在所附权利要求的范围之内。

Claims (9)

1.一种差动齿轮机构，包括：限定了转动轴线(A)和齿轮室(13)的齿轮壳体(11)；设置在所述齿轮室中、包括至少一个输入齿轮(17)以及第一输出齿轮(23)和第二输出齿轮(25)的差动齿轮装置；可工作以限制所述第一输出齿轮(23)相对于所述齿轮壳体(11)的转动的转动限制装置(35)，和用于致动所述转动限制装置(35)的致动装置(55)，所述致动装置(55)可响应于一输入(61)而工作，以将所述转动限制装置从未致动状态移动到致动状态，所述转动限制装置(35)包括可运动部件(47)，该可运动部件朝向所述齿轮壳体(11)的一个轴向端部设置，并且可在对应于所述转动限制装置(35)的未致动状态的第一位置和对应于所述致动状态的第二位置之间在所述转动轴线(A)的方向上运动，其特征在于：
(a)传感器组件，该传感器组件设置在所述齿轮壳体(11)的所述一个轴向端部附近并且包括在轴向上设置在所述转动限制装置(35)和所述致动装置(55)之间的传感器元件(71)和壁状部件(63，73)；
(b)所述壁状部件(63，73)包括非铁磁性部分(73)，该非铁磁性部分在轴向上设置在所述传感器元件(71)和所述可运动部件(47)之间，从而所述可运动部件在所述第一位置和所述第二位置之间的运动使得耦合所述传感器元件(71)和所述可运动部件(47)的电磁通量(F)产生相应的变化。
2.根据权利要求1所述的差动齿轮机构，其特征在于，所述可工作以限制所述第一输出齿轮(23)相对于所述齿轮壳体(11)的转动的转动限制装置包括多个锁止部件(41)，所述锁止部件(41)设置在由所述齿轮壳体(11)的所述一个轴向端部(37)限定的开口(39)中，并且可从未锁止位置沿轴向移动到锁止位置而与由所述第一输出齿轮(23)限定的相配的开口(69)接合。
3.根据权利要求1所述的差动齿轮机构，其特征在于，所述致动装置(55)包括设置在所述齿轮壳体(11)的所述一个轴向端部(37)附近并且绕所述转动轴线(A)大体同心设置的第一电磁线圈(57)。
4.根据权利要求3所述的差动齿轮机构，其特征在于，所述壁状部件包括在轴向上设置在所述第一电磁线圈(57)和所述转动限制装置(35)之间的铁磁性部分(63)，所述传感器元件(71)设置在所述第一电磁线圈(57)的径向内侧。
5.根据权利要求4所述的差动齿轮机构，其特征在于，所述传感器元件包括绕所述转动轴线(A)大体同心设置的第二电磁线圈(71)。
6.根据权利要求5所述的差动齿轮机构，其特征在于，所述第一电磁线圈(57)和第二电磁线圈(71)设置在公共的铁磁性线圈壳体(65)中，所述线圈壳体(65)相对于外差速器壳体(66)固定。
7.一种传感机构，包括限定了轴线(A)和室的壳体(11)，所述传感机构包括用于致动所述传感机构的致动装置(55)，所述致动装置(55)可响应于一输入(61)而工作以将所述传感机构从未致动状态移动到致动状态；所述传感机构包括可轴向运动的部件(47)，该部件朝向所述壳体(11)的一个轴向端部(37)设置并且可在对应于所述传感机构的所述未致动状态的第一位置和对应于所述致动状态的第二位置之间在所述轴线(A)的方向上运动，其特征在于：
(a)传感器组件，该传感器组件设置在所述壳体(11)的所述一个轴向端部(37)附近并且包括在轴向上设置在所述传感机构和所述致动装置(55)之间的传感器元件(71)和壁状部件(63，73)；
(b)所述壁状部件(63，73)包括非铁磁性部分(73)，该非铁磁性部分在轴向上设置在所述传感器元件(71)和所述可轴向运动的部件(47)之间，从而所述可轴向运动的部件(47)在所述第一位置和所述第二位置之间的运动使得耦合所述传感器元件(71)和所述可轴向运动的部件(47)的电磁通量(F)产生相应的变化；并且
(c)所述传感器元件包括设置在所述壳体(11)的所述一个轴向端部(37)附近并且绕所述轴线(A)大体同心设置的电磁线圈(71)。
8.根据权利要求7所述的传感机构，其特征在于，所述致动装置(55)包括设置在所述壳体(11)的所述一个轴向端部(37)附近并且绕所述轴线(A)大体同心设置的第一电磁线圈(57)，所述传感器元件包括第二电磁线圈(71)。
9.根据权利要求8所述的传感机构，其特征在于，所述壁状部件包括在轴向上设置在所述第一电磁线圈(57)和所述传感机构之间的铁磁性部分(63)，所述第二电磁线圈(71)设置在所述第一电磁线圈(57)的径向内侧。
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Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE527735C2 (sv) * 2004-10-11 2006-05-23 Jonas Alfredson Differentialspärr
US7384359B2 (en) * 2005-05-26 2008-06-10 American Axle & Manufacturing, Inc. Method and apparatus for transmitting axle sensor data
US7507176B2 (en) 2005-05-26 2009-03-24 American Axle & Manufacturing, Inc. Two wire dual sensor differential locking state detection system
JP5030491B2 (ja) * 2006-07-06 2012-09-19 Ｇｋｎドライブラインジャパン株式会社 デファレンシャル装置
US7602271B2 (en) 2006-08-21 2009-10-13 American Axle & Manufacturing, Inc. Electronically actuated apparatus using solenoid actuator with integrated sensor
US7837585B2 (en) 2006-11-27 2010-11-23 American Axle & Manufacturing, Inc. Linear actuator with position sensing system
US7572202B2 (en) 2007-01-31 2009-08-11 American Axle & Manufacturing, Inc. Electronic locking differential with direct locking state detection system
ITMI20071677A1 (it) * 2007-08-14 2009-02-15 Dana Italia Spa Veicolo perfezionato
US9080622B2 (en) 2009-04-03 2015-07-14 Eaton Corporation Hydraulic coupling having self-adjusting anti-rotation hydraulic fluid path
US8109853B2 (en) * 2009-04-07 2012-02-07 Ford Global Technologies, Llc Control of a locking differential
US8156843B2 (en) * 2009-04-07 2012-04-17 Ford Global Technologies, Llc Voltage control of a locking differential
US8695456B2 (en) 2010-11-03 2014-04-15 Eaton Corporation Electronically triggered locking differential
US20130079187A1 (en) * 2011-09-28 2013-03-28 Andrew N. Edler Composite ramp plate for electronicaly-actuated locking differential
CN203239876U (zh) * 2012-08-15 2013-10-16 伊顿公司 具有高的锁止接合长度以及低的行程长度的锁止式差速器
AU2014209354B2 (en) * 2013-01-23 2017-11-02 Eaton Intelligent Power Limited Locking differential assembly
USD741915S1 (en) 2013-09-09 2015-10-27 Eaton Corporation Electronic limited slip differential with separation of clutch and actuator
USD749135S1 (en) 2013-09-09 2016-02-09 Eaton Corporation Electronic limited slip differential with separation of clutch and actuator
US9777819B2 (en) * 2014-02-25 2017-10-03 Dana Automotive Systems Group, Llc Modular electronic differential control system
CA2887514C (en) 2014-04-09 2023-05-23 TAP Worldwide, LLC Locking differential
DE102014214297B4 (de) * 2014-07-22 2016-08-18 Gkn Driveline International Gmbh Kupplungsanordnung
US9382992B2 (en) * 2014-09-26 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Control of locking differential
JP6696179B2 (ja) * 2016-01-13 2020-05-20 株式会社ジェイテクト 差動装置
USD816121S1 (en) 2016-01-14 2018-04-24 Eaton Corporation Lightweight limited slip differential
US10352729B2 (en) * 2017-02-01 2019-07-16 GM Global Technology Operations LLC System and method for using actuator coil inductance to diagnose stuck differential
WO2018161059A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-07 Eaton Corporation Electronically actuated locking differential having lock detection mechanism
US11499617B2 (en) 2017-03-03 2022-11-15 Eaton Intelligent Power Limited Electronically actuated locking differential having lock detection mechanism
DE112018002420T5 (de) 2017-05-09 2020-01-23 Dana Automotive Systems Group, Llc Differenzialsensorvorrichtung und verwendungsverfahren
US11396935B2 (en) * 2017-06-16 2022-07-26 Eaton Intelligent Power Limited Differential having armature position detection
JP2019027525A (ja) * 2017-07-31 2019-02-21 株式会社ジェイテクト 差動装置及び差動装置の調整方法
US11118665B2 (en) 2017-12-22 2021-09-14 Dana Automotive Systems Group, Llc Electrical differential locker with eddy current sensor
US11333232B2 (en) * 2019-03-14 2022-05-17 Dana Automotive Systems Group, Llc Eddy current sensor assembly
US11953348B2 (en) * 2019-04-12 2024-04-09 Dana Automotive Systems Group, Llc Non-contact sensor assembly and method of sensing using the same
CN113825981A (zh) * 2019-05-15 2021-12-21 德纳汽车系统集团有限责任公司 传感器系统及其温度补偿方法
CN111237427A (zh) * 2020-03-23 2020-06-05 泰安九洲金城机械有限公司 一种自动限滑差速器总成及具有其的驱动桥
US20210388890A1 (en) * 2020-06-16 2021-12-16 American Axle & Manufacturing, Inc. Vehicle driveline component having a sensor-less electromagnetic actuator system
CN215257689U (zh) * 2021-03-31 2021-12-21 台州市铭轩汽车零部件制造有限公司 带锁主减速器
KR102582535B1 (ko) * 2021-06-08 2023-09-22 현대트랜시스 주식회사 디스커넥터 장치
WO2023041199A1 (en) * 2021-09-15 2023-03-23 Eaton Intelligent Power Limited Lock detection mechanism for electronic locking differential
WO2023131580A1 (en) * 2022-01-10 2023-07-13 Eaton Intelligent Power Limited Systems and devices for controlling sensing plate lash in a lock detection mechanism for electronic locking differentials

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1435479A2 (en) * 2003-01-02 2004-07-07 Eaton Corporation A differential gear with a lock detection sensor
EP1568917A2 (en) * 2004-02-25 2005-08-31 Nissan Motor Company, Limited Limited slip differential

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE28004E (en) * 1973-06-07 1974-05-07 Centrifugal actuator for limited slip differential
SU1582160A1 (ru) * 1987-07-08 1990-07-30 Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР Способ геоэлектроразведки
US5019021A (en) * 1990-07-02 1991-05-28 Eaton Corporation Modulating limited slip differential
JPH1178587A (ja) * 1997-09-11 1999-03-23 Tochigi Fuji Ind Co Ltd 四輪駆動車における切換同期方法およびその装置
US6520535B1 (en) * 1998-12-30 2003-02-18 Automotive Systems Laboratory, Inc. Occupant detection system
US6083134A (en) * 1999-02-18 2000-07-04 Eaton Corporation Electronically actuated locking differential
US6873267B1 (en) * 1999-09-29 2005-03-29 Weatherford/Lamb, Inc. Methods and apparatus for monitoring and controlling oil and gas production wells from a remote location
US6551209B2 (en) * 2000-01-18 2003-04-22 Eaton Corporation Electronically actuated locking differential
US6540634B2 (en) * 2000-10-25 2003-04-01 Dana Corporation Wheel differential shift mechanism
JP2003166621A (ja) * 2001-09-19 2003-06-13 Honda Motor Co Ltd 差動制限機構付き差動装置
KR100591672B1 (ko) * 2002-03-27 2006-06-19 도치기 후지 산교 가부시키가이샤 액츄에이터
JP2004116730A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Tochigi Fuji Ind Co Ltd 被操作装置及びこれを用いたデファレンシャル装置と動力断続装置
JP2004208460A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Tochigi Fuji Ind Co Ltd 電磁駆動装置
JP4449330B2 (ja) * 2003-04-28 2010-04-14 株式会社ジェイテクト 前後輪駆動車用の制御装置
US7241243B2 (en) * 2003-10-06 2007-07-10 American Axle & Manufacturing, Inc. Electronic locking differential with bulkhead connector
US7357748B2 (en) * 2004-07-13 2008-04-15 Borgwarner Inc. Limited slip differential
DE102005053555B3 (de) * 2005-11-08 2007-08-02 Gkn Driveline International Gmbh Kugelrampenanordnung mit variabler Steigung der Kugelrillen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1435479A2 (en) * 2003-01-02 2004-07-07 Eaton Corporation A differential gear with a lock detection sensor
EP1568917A2 (en) * 2004-02-25 2005-08-31 Nissan Motor Company, Limited Limited slip differential
CN1661263A (zh) * 2004-02-25 2005-08-31 日产自动车株式会社 止滑型差动装置

Also Published As

Publication number Publication date
AR057245A1 (es) 2007-11-21
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KR101390601B1 (ko) 2014-04-29
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KR20080080379A (ko) 2008-09-03
RU2413890C2 (ru) 2011-03-10
AU2006325101B2 (en) 2012-07-05
AU2006325101A1 (en) 2007-06-21
JP5046129B2 (ja) 2012-10-10
US7357749B2 (en) 2008-04-15
RU2008128867A (ru) 2010-01-20
CA2633270C (en) 2013-06-18

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