CN101936376B - 摩擦盘卸载的锁止差速器半轴齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种差速器(10)，其包括壳体(12)，接近壳体(12)的第一端部(14)设置的凸轮半轴齿轮(18)、和接近壳体(12)的第二端部(16)设置的半轴齿轮(20)。半轴齿轮(18，20)各自具有轮毂(34，36)。差速器(10)还包括围绕半轴齿轮(20)的轮毂(36)设置的第一离合器组件(40)。差速器(10)还包括设置在所述半轴齿轮(20)与壳体(20)之间的环形接合件(62)。

Description

摩擦盘卸载的锁止差速器半轴齿轮

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月29日提交的美国专利申请NO.12/474,417的优选权，其全部公开内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种锁止差速器，其包括带有一装置的锁止差速器，该装置用于当该差速器处于非锁止模式或条件时从半轴齿轮卸载/脱开(unloading)盘组件以降低和/或消除来自盘组件的盘噪声(即，咔嗒声)。

背景技术

一种差速传动机构可一般地称作“锁止差速器”。特别地，一种锁止差速器可称作“机械锁”(即，一种其中响应于机械装置的操作、而不是液压作用或电磁作用来实现锁止功能的锁止差速器)。该机械锁可在差速器壳体的第一端部和相对的第二端部处具有盘组件(例如离合器组件)。当在差速器壳体的一个或两个端部处的盘组件处于非锁止模式时，该盘组件可能引起盘噪声(例如，咔嗒声)。例如，盘噪声可能由位于差速器壳体的钟形端部处的盘组件引起。会希望包括一种结构或装置，该结构或装置用于在差速器处于非锁止模式时从半轴齿轮卸载锁止差速器的盘组件以便降低和/或消除出现咔嗒声的可能。

发明内容

差速器包括壳体、接近壳体的第一端部设置的凸轮半轴齿轮、和接近壳体的第二端部设置的半轴齿轮。所述半轴齿轮各自具有轮毂。差速器还包括围绕半轴齿轮的轮毂设置的第一离合器组件。差速器还包括设置在半轴齿轮与壳体之间的环形接合件。

根据本发明的、具有用于在非锁止模式下卸载盘组件的结构或装置的差速器可以在非锁止模式下降低和/或消除来自锁止差速器的钟形端盘组件的盘噪声(例如咔嗒声)。根据本发明的实施方式，用于卸载盘组件的装置可包括环形接合件。

附图说明

下面以示例方式参照附图来描述本发明的实施例，其中：

图1是依照本发明的教导或方面的机械锁止差速器的分解图；

图2是依照本发明的实施方式的机械锁止差速器的一部分的示意图；

图3是与图1的机械锁止差速器相关联地示出的类型的环形接合件的透视图；

图4是图3的环形接合件的剖视图，其中一般地示出其空载和负载条件。

具体实施方式

下面将详细说明本发明的实施方式，这些实施方式的例子在此被描述并在附图中示出。尽管结合实施例来描述本发明，但应该理解这并不意味着本发明仅限于这些实施例。相反，本发明应当涵盖(所有)替代方案、修改方案和等效方案，这些方案包含在由所附权利要求体现的本发明精神和范围之内。

图1是机械锁止差速器10的分解图。差速器10被配置成允许机动车的两轮以不同速度运行并保持自由差速作用。然而，如果一个车轮开始打滑，则驱动轴可以自动地、完全地使两侧锁止，从而向两个车轮提供全部动力。差速器10包括一壳体12。壳体12可包括第一端部14(例如法兰端部14)和相对的第二端部16(例如钟形端部16)。壳体12被构造成界定出一齿轮腔并容纳差速器10的各种其他部件。可通过一输入齿轮(例如环形齿轮)(未示出)来对差速器10输入转矩。输入齿轮可通过任何本领域常规方法与壳体12连接，包括但不限于多个螺栓。输入齿轮可与一输入小齿轮(未示出)以齿接合，该输入小齿轮接收来自车辆动力传动系统的输入驱动转矩。

差速器10可以还包括设置在壳体12的齿轮腔内的差速齿轮组。特别地，差速器10可包括一凸轮半轴齿轮/带凸轮面的半轴齿轮18、半轴齿轮20、推力垫片22，24、两个小齿轮26，28、小齿轮轴(例如，十字轴)30、和小齿轮轴锁紧螺钉32。小齿轮26，28以可旋转的方式安装在小齿轮轴30上。小齿轮轴30可通过各种不同的本领域常规方法连接到壳体12。小齿轮26，28可构成布置在壳体12的齿轮腔内的差速齿轮组的输入齿轮。小齿轮26，28可与半轴齿轮18，20相啮合。

半轴齿轮18，20可构成布置在壳体12的齿轮腔内的差速齿轮组的输出齿轮。半轴齿轮18，20可各自包括一环形毂部34，36。例如，半轴齿轮18，20的环形毂部34，36可被配置成容纳机动车的一对半轴(未示出)。半轴齿轮18，20的环形毂部34，36的内径向表面可开有花键。因此，半轴齿轮18，20可与所述一对半轴花键接合。壳体12可在壳体12的相对端部上具有环形毂部38，所述环形毂部构造成围绕半轴。一般地，在毂部38上安装有轴承组(未示出)以为差速齿轮机构提供旋转支承。设置推力垫片22，24用以在组装过程中在半轴齿轮18，20到小齿轮26，28(之间)调节出适合的间隙。

在车辆正常地直线前行运行时，在左右半轴之间的差速作用可能被限制(例如基本上无差速作用)，而小齿轮26，28可以不相对小齿轮轴30旋转。因此，壳体12、小齿轮26，28、半轴齿轮18，20和半轴全部围绕半轴的旋转轴线(A)、一般以整体单元的形式旋转。在某些运行条件下，例如当车辆转向时，在半轴齿轮18，20之间可能产生一定量的差速作用，直到一预定的转速差水平。在该预定的水平以上(例如，在半轴齿轮18，20之间约100RPM的差以上)，可能希望阻滞各半轴齿轮18，20与齿轮箱壳体12之间的相对旋转，以帮助降低或阻止半轴之间的过度差速作用。

为了阻滞半轴之间的差速作用，差速器10可设有用于锁止差速齿轮组的锁闭装置和用于致动该锁闭装置的致动装置。例如，该锁闭装置可包括离合器组件40，42。离合器组件40可以包括法兰端离合器组件40，并可以位于壳体12的法兰端部14处。离合器组件42可以包括钟形端离合器组件42，并可以位于壳体12的钟形端部16处。离合器组件40可以包括多个内离合器盘和多个外离合器盘。在一实施方式中，内离合器盘可包括径向向外延伸的“耳部”。该“耳部”可被装配到差速器壳体12中的导孔内。因此，内离合器盘可与壳体12一起旋转。在一实施方式中，外离合器盘可包括花键(例如，包括在多个外离合器盘中的每一个的径向内表面上的齿)。在外离合器盘上的花键可以被构造用于与半轴齿轮18，20的外花键接合。因此，外离合器盘可以与半轴和/或车轮一起转动。

锁闭装置可还包括离合器凸轮盘44和波形弹簧56。如现有技术已知的，离合器凸轮盘44可以被构造成影响离合器组件50从未接合条件向接合(例如“受载”)条件的运动。在接合(例如“受载”)条件下，离合器组件50能有效地阻滞壳体12与半轴齿轮18之间的相对转动，从而阻滞和/或最小化在半轴齿轮18、20之间的差速作用。离合器凸轮盘44可以在沿径向向外延伸的外表面上包括一组外齿。离合器凸轮盘44还可以包括具有多个凸轮斜坡的凸轮表面。凸轮半轴齿轮18还可以限定一凸轮表面，该凸轮表面具有多个凸轮斜坡(例如成形部)和多个设置(例如机加工)到凸轮表面中的制动部(例如凹部)。在一实施方式中，凸轮半轴齿轮18的凸轮表面可以包括该凸轮半轴齿轮18的后侧(即，面向离合器凸轮盘44的一侧)。在凸轮半轴齿轮18上的凸轮斜坡可以与离合器凸轮盘44上的凸轮斜坡相对应。凸轮半轴齿轮18上的匹配制动部可以防止离合器凸轮盘44倾斜，直到在离合器凸轮盘44的外齿上施加一预定转矩。因此，在车辆正常直线行驶期间(例如仅产生极小的差速作用或不产生差速作用)，凸轮半轴齿轮18的凸轮表面和离合器凸轮盘44一般保持在中性位置/非作用位置(即，不倾斜)，其中离合器凸轮盘44与凸轮半轴齿轮18以大致相同的转速一起转动。通过(例如通过向离合器凸轮盘44的外齿施加转矩)阻滞离合器凸轮盘44相对于凸轮半轴齿轮18的转动，由于凸轮半轴齿轮18的凸轮表面和离合器凸轮盘44的“倾斜”，可以实现离合器组件50的运动。当离合器凸轮盘44转出凸轮半轴齿轮18上的制动部时，离合器凸轮盘44上的凸轮斜坡与凸轮半轴齿轮18后侧上的凸轮斜坡接合。当离合器凸轮盘44继续转动时，该离合器凸轮盘44沿轴向朝向凸轮半轴齿轮18移动并向离合器组件50施加压力。

波形弹簧56被构造成向离合器凸轮盘44施加压力以帮助将离合器凸轮盘44偏压和/或保持在制动部位置(即，使得离合器凸轮盘44上和凸轮半轴齿轮18后侧上的凸轮斜坡不接合)。来自离合器凸轮盘44的轴向运动的轴向压力应被设计成足够强，以抵抗波形弹簧56施加的压力移动离合器凸轮盘44。

在某些实施方式中，用于致动锁闭装置的致动器48可以被用于阻滞离合器凸轮盘44相对于凸轮半轴齿轮18的转动。例如，致动器48可以包括接合机构50和锁定机构52。接合机构50可以包括差速调节器。接合机构50可以在壳体12内安装成(能)围绕自己的轴线转动。接合机构50可以包括多个(例如两个)被弹簧加载的飞摆54。飞摆54可以包括柱形飞摆。接合机构50还可以包括外齿部分56，该外齿部分56构造成与离合器凸轮盘44的外齿相接合。飞摆54可以围绕一基本平行于所述转动轴线(A)取向的轴线转动。飞摆54可各自限定一个止动表面，所述止动表面可以响应于预定程度的差速作用而从缩进位置移动到伸出位置。飞摆54还可以限定一基本平行地与飞摆54的转动轴线间隔开的枢转轴线。在一实施方式中，飞摆54的止动表面基本上与该枢转轴线相对设置。致动器48的锁定机构52可以包括一闭锁托架(latching bracket)。锁定机构52(例如闭锁托架)可以包括爪部58。

在运行过程中，如果在半轴之间开始出现差速作用(例如在两轮之间存在速度差)，凸轮半轴齿轮18和离合器凸轮盘44开始一致地以不同于壳体12的速度转动，从而使得接合机构50开始围绕其轴线转动。随着接合机构50转速的增加，离心力可以导致飞摆54向外移动。当车轮之间的速度差大于或等于某一RPM(例如约100RPM)时，在接合机构50的飞摆54上存在足以克服中心弹簧(的力)的离心力并打开(例如移出)。飞摆54可以例如向外移动直到飞摆54的止动表面之一与锁定机构52(例如闭锁托架)上的爪部52接合，阻止接合机构50进一步转动。当接合机构50停止转动时，齿部分56与离合器凸轮盘44的外齿的接合使得离合器凸轮盘44以与壳体12相同的速度转动(其与凸轮半轴齿轮18的转速不同)，导致倾斜并使离合器组件40开始接合。换言之，被停止的飞摆54会导致齿部分56使离合器凸轮盘44转出其制动部位置，从而触发倾斜作用并锁闭。当离合器凸轮盘44抵靠凸轮半轴齿轮18倾斜时，倾斜(程度)一直增大到两个(半)轴都以相同的速度转动(例如完全锁止)，这样可以防止车轮进一步打滑。在一实施方式中，当在低于100RPM的差速中感应到轻微的转矩反转时(例如，当车辆直行并且两侧牵引大致相等时或在与原锁止相反的方向上略微转弯(即差速)时)，在低于约20mph(例如32kph)的速度下可以使差速器10解锁。

差速器10还可以包括反作用块或推力块60。反作用块60可以被构造成在凸轮半轴齿轮18倾斜并开始朝向相对的半轴齿轮20(即与凸轮半轴齿轮18相对的半轴齿轮)轴向移动时提供轴向连接，以向位于差速器壳体12的钟形端部16处的离合器组件42施加离合压力。来自凸轮半轴齿轮18的力可以通过反作用块60传递到半轴齿轮20，该半轴齿轮20将该力传递到离合器组件42(即，钟形端离合器组件42)。同样，来自半轴齿轮20的力可以通过反作用块60传递到凸轮半轴齿轮18，该凸轮半轴齿轮18将该力传送到离合器组件40(即，法兰端离合器组件40)。因此，两个半轴齿轮18、20可以被完全锁止到差速器壳体12，这会将两个半轴以及相应的车轮和轮胎锁止在一起，从而提供增大的或最大的牵引(力)。反作用块60可以设置在壳体12内，可以包括一个或多个孔以接纳小齿轮轴30。

差速器10可还包括一装置，该装置用于当差速器10处于非锁止模式或条件时从半轴齿轮20卸载钟形端离合器组件42。装置62例如可以包括一环形接合件。环形接合件62可被构造成，在凸轮半轴齿轮18到反作用块60到半轴齿轮20的轴向力克服环形接合件62的力之前，使钟形端离合器组件42一直保持卸载。如希望可以使环形接合件62如弹簧那样起作用。环形接合件62可构造成在非锁止模式下保持半轴齿轮20沿轴向抬离钟形端离合器组件42，从而防止钟形端离合器组件42产生不希望的离合作用和可能出现的、相关的滑粘(作用引起的)盘噪声(例如咔嗒声)。

现在参考图2，环形接合件62可位于半轴齿轮轮毂36附近(即，位于半轴齿轮轮毂36与壳体12之间)。环形接合件62可以具有一与半轴齿轮20的半轴齿轮轮毂36直接接触的第一侧。环形接合件62可以具有一与壳体12直接接触的第二侧(即与第一侧相对)。当凸轮半轴齿轮18到反作用块60到半轴齿轮20的轴向力克服环形接合件62的力时，该轴向力允许半轴齿轮20移动，进而使钟形端离合器组件42接合。在一实施方式中，环形接合件62可以是一实质上略呈锥形的、非扁平的垫圈(即，弹簧垫圈和/或杯形弹簧垫圈)。例如，装置62可以包括贝氏(Belleville)垫圈。尽管也可以使用其他类型的弹簧，但贝氏垫圈被认为最好地结合了：弹簧强度、从松驰条件到压缩条件的受限轴向运动、以及对于在差速器中的具体应用有效地利用空间。

参考图3～4，环形接合件62可以具有与半轴齿轮20的轮毂36的外径大致相等的外径O.D.。环形接合件62可以具有与半轴齿轮20的轮毂36的内径大致相等的内径I.D.。半轴齿轮20的轮毂36的内径设计成允许相应的半轴(未示出)通过。环形接合件62具有厚度T，该厚度T与针对具体差速器尺寸应用的预定弹簧阻力或抬升力相当。尽管提到了外径、内径以及厚度的尺寸，但根据本发明也可以使用具有各种不同外径、内径尺寸和/或各种不同的厚度的环形接合件，这取决于差速器及其各部件的尺寸。

现参考图4，环形接合件62可以具有高度HF，该高度大致对应于当环形接合件62处于空载条件中时(例如，半轴齿轮20未能提供足以克服环形接合件62力的轴向力)、在完全压缩状态与完全松驰状态之间的中间范围。在空载条件下，当差速器10处于非锁止模式时环形接合件62可以至少提供一定程度的弹簧力以将半轴齿轮20推向反作用块60。环形接合件62因此确保与半轴齿轮20相关的离合器组件42的各(离合器)盘完全和/或基本完全无载荷，直至被轴向锁止作用克服。然而，环形接合件62可以构造成不将半轴齿轮20向反作用块60推动到使得该半轴齿轮20与小齿轮26，28不啮合和/或超出反作用块60的间隙(即更接近的那一个)的程度。该环形接合件62可以具有一高度HL，该高度大致对应于当环形接合件62处于承载条件时(例如，半轴齿轮20提供足以克服环形接合件62力的轴向力)被完全压缩的状态。尽管详细地描述了高度HF和HL，但根据本发明可以使用在空载和承载条件下具有各种不同的高度的环形接合件。环形接合件62可以以较小的轴向运动提供很大的力。

上述对本发明的特定实施例的说明的目的在于解释和描述。所述实施例不应是穷尽的或将本发明限制于所公开的精确形式，在前述教导的启示下可以得到各种改进和变型。选择和描述所述实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够利用本发明使各种具有各种不同的改进的实施例适合于可预想的特定应用。在上述说明中已对本发明进行了详细地描述，通过对说明书的阅读和理解，本发明的各种不同的替代方案和修改方案是本领域技术人员所显而易见的。所有这些替代方案和修改方案都应包括在本发明内，只要它们在所附权利要求的范围内。本发明的范围由应由所附权利要求及其等效方案限定。

Claims (17)

1.一种差速器(10)，包括： 

壳体(12)； 

凸轮半轴齿轮(18)，该凸轮半轴齿轮设置成接近所述壳体(12)的第一端部(14)，其中，所述凸轮半轴齿轮(18)具有一凸轮半轴齿轮轮毂(34)，所述凸轮半轴齿轮轮毂具有面向所述壳体的第一轴向端部； 

半轴齿轮(20)，该半轴齿轮设置成接近所述壳体(12)的第二端部(16)，其中，所述半轴齿轮(20)具有一半轴齿轮轮毂(36)，所述半轴齿轮轮毂具有面向所述壳体的第一轴向端部； 

第一离合器组件(40)，该第一离合器组件设置成围绕所述半轴齿轮轮毂(36)；和 

环形接合件(62)，该环形接合件设置在所述半轴齿轮轮毂的第一轴向端部与所述壳体(12)之间，其中，所述环形接合件包括一杯形垫圈。 

2.如权利要求1所述的差速器(10)，其特征在于，所述环形接合件(62)与所述半轴齿轮轮毂(36)的第一轴向端部直接接触并与所述壳体(12)直接接触。 

3.如权利要求1所述的差速器(10)，其特征在于，所述差速器(10)是机械锁止差速器。 

4.如权利要求1所述的差速器(10)，其特征在于，所述差速器(10)还包括： 

接合机构(50)，所述接合机构构造成至少具有一能从缩进位置运动到伸出位置的接合机构部分；和 

锁定机构(52)，该锁定机构构造成与所述接合机构(50)的所述部分相接合。 

5.如权利要求1所述的差速器(10)，其特征在于，所述差速器还包括第二离合器组件(42)，该第二离合器组件设置成接近所述壳体(12)的第一端部(14)。 

6.如权利要求5所述的差速器(10)，其特征在于，所述差速器还包括布置在所述凸轮半轴齿轮(18)与所述第二离合器组件(42)之间的离合器凸轮盘(44)。 

7.如权利要求6所述的差速器(10)，其特征在于，所述离合器凸轮盘(44)包括一组在径向外表面上的外齿，所述离合器凸轮盘(44)包括具有多个凸轮斜面的凸轮表面。 

8.如权利要求7所述的差速器(10)，其特征在于，所述凸轮半轴齿轮(18)包括一具有多个凸轮斜面和多个制动部的凸轮表面，所述多个制动部与所述离合器凸轮盘(44)上的所述多个凸轮斜面相对应。 

9.如权利要求1所述的差速器(10)，其特征在于，所述差速器还包括一布置在所述凸轮半轴齿轮(18)与所述半轴齿轮(20)之间的反作用块(60)，其中，所述反作用块(60)构造成在所述凸轮半轴齿轮(18)和所述半轴齿轮(20)之间传力。 

10.如权利要求1所述的差速器(10)，其特征在于，所述环形接合件(62)包括一弹性垫圈。 

11.如权利要求1所述的差速器(10)，其特征在于，所述环形接合件(62)包括一贝氏弹簧。 

12.如权利要求1所述的差速器(10)，其特征在于，所述环形接合件(62)的形状基本为锥形。 

13.一种差速器(10)，包括： 

壳体(12)； 

凸轮半轴齿轮(18)，该凸轮半轴齿轮设置成接近所述壳体(12)的第一端部(14)，其中，所述凸轮半轴齿轮(18)具有一凸轮半轴齿轮轮毂(34)，所述凸轮半轴齿轮轮毂具有面向所述壳体的第一轴向端部； 

半轴齿轮(20)，该半轴齿轮设置成接近所述壳体(12)的第二端部(16)，其中，所述半轴齿轮(20)具有一半轴齿轮轮毂(36)，所述半轴齿轮轮毂具有面向所述壳体的第一轴向端部； 

第一离合器组件(40)，该第一离合器组件设置成围绕所述半轴齿轮轮毂(36)；和 

用于从所述半轴齿轮(20)卸载所述第一离合器组件(40)的装置，其中，所述装置布置在所述半轴齿轮轮毂的第一轴向端部与所述壳体(12)之间。 

14.如权利要求13所述的差速器(10)，其特征在于，所述装置构造成将所述半轴齿轮(20)抬离所述第一离合器组件(40)。 

15.一种差速器(10)，包括： 

壳体(12)； 

至少一个小齿轮(26，28)，所述至少一个小齿轮设置在所述壳体(12)中； 

凸轮半轴齿轮(18)，所述凸轮半轴齿轮(18)设置在所述壳体(12)中并与所述至少一个小齿轮(26，28)相啮合，其中，所述凸轮半轴齿轮(18)具有一凸轮半轴齿轮轮毂(34)，所述凸轮半轴齿轮轮毂具有面向所述壳体的第一轴向端部； 

半轴齿轮(20)，所述半轴齿轮(20)设置在所述壳体(12)中并与所述至少一个小齿轮(26，28)相啮合，其中，所述半轴齿轮(20)具有一半轴齿轮轮毂(36)，所述半轴齿轮轮毂具有面向所述壳体的第一轴向端部； 

第一锁闭装置，所述第一锁闭装置能操作以阻滞所述差速器(10)的差速作用； 

致动装置，所述致动装置用于致动所述第一锁闭装置； 

反作用块(60)，所述反作用块在所述壳体(12)中设置在所述凸轮半轴齿轮(18)与所述半轴齿轮(20)之间； 

第二锁闭装置，所述第二锁闭装置能操作以阻滞所述差速器(10)的差速作用；和 

环形接合件(62)，该环形接合件设置在所述半轴齿轮轮毂的第一轴向端部与所述壳体(12)之间，其中，所述环形接合件包括一杯形垫圈。 

16.如权利要求15所述的差速器(10)，其特征在于，所述差速器还包括与所述壳体(12)相连接的输入齿轮。 

17.如权利要求15所述的差速器(10)，其特征在于，所述凸轮半轴齿轮(18)和所述半轴齿轮(20)与一对半轴花键接合。