CN102102752A - 模块式安装的锁定机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种差速器(10)，其包括第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(16)，以及设置在该第一半轴齿轮与第二半轴齿轮(16)之间的反作用模块。所述差速器(10)还包括接合机构(40)以及锁定机构(42)，该接合机构被构造为至少一部分可以从缩进位置移动到伸出位置；该锁定机构被构造为与接合机构(40)的所述部分相接合。锁定机构(42)被安装到所述反作用模块(56)上。为差速器(10)提供反作用模块(56)，锁定机构(42)安装在该反作用模块(56)上。

Description

模块式安装的锁定机构
技术领域
本发明涉及一种模块式安装/安装在模块上的锁定机构，包括用于差速器的模块式安装锁定机构。
背景技术
一种差速传动机构通常被称为“锁止差速器”。特别地，一种锁止差速器可以被称为“机械锁止装置”(即响应于机械装置的操作来产生锁止功能的锁止差速器，以与液压致动或电磁致动相区分)。传统的锁止差速器可利用锁定机构(例如飞摆/飞轮机构)以启动差速离合器的锁闭功能，其中将锁定机构构造成阻滞凸轮盘相对于差速器输入(例如齿圈和差速器壳)的转动。利用锁定机构启动离合器接合的锁止差速器可以根据美国专利No.3,606,803、No.5,484,347、以及No.6,319,166中的一个或几个的教导制造，上述这些专利全部转认给本发明的受让人并在此引入作为参考。尽管这些专利被引入作为参考，但是本发明并不仅限于根据参考专利教导制造的锁止差速器。
通常，锁定机构可被安装到差速器壳上。虽然安装到壳上的锁定机构已得到广泛的商业应用并且提供了足够的性能特点，然而仍希望避免将锁定机构安装到差速器壳体上。例如，将锁定机构常规地安装到壳体上需要进行会增加产品复杂性和成本的加衬套和相关的钻孔操作。其次，机加工和组装构造用于接纳锁定机构的差速器壳体也需要增加成本。
发明内容
(本发明)提出一种差速器，其包括第一半轴齿轮、第二半轴齿轮和设置在该第一、第二半轴齿轮之间的反作用模块。该差速器还包括接合机构和锁定机构，该接合机构被构造为至少一部分可以从缩进位置运动到伸出位置，该锁定机构被构造为与接合机构的该部分相接合。锁定机构被安装到反作用模块上。
(本发明)还提出一种用于差速器的反作用模块，其包括接合机构和锁定机构，其中所述锁定机构被安装到反作用模块上。接合机构包括至少一个飞摆元件，该至少一个飞摆元件被构造成当提供预定量的差速作用时向外伸出，锁定机构包括爪部，该爪部被构造成接收所述至少一个飞摆元件并至少部分地控制接合机构的运动。
根据本发明的具有模块式安装的锁定机构(例如，安装到反作用模块上的锁定机构)的差速器可以消除将锁定机构安装到壳体所需的传统的加衬套和相关的钻孔操作，使差速器壳体的制造和组装更简单、成本更低。
附图说明
下面通过示例的方式参照以下附图对本发明的实施例进行描述。
图1为机械锁止差速器的分解视图。
图2为图1的机械锁止差速器的透视图。
图3为根据本发明的、用于机械锁止差速器的模块式安装的锁定机构的第一剖视图。
图4为根据本发明的、用于机械锁止差速器的模块式安装的锁定机构的第二剖视图。
具体实施方式
下面详细地参考本发明的实施例，所述实施例的示例将在此处进行描述并在附图中示出。虽然本发明是结合实施例来描述的，但是应当理解这些实施例并非意在对本发明形成限制。相反，本发明应涵盖在由所附权利要求表明的本发明精神和范围内的(所有)替代方案、改进方案及等同方案。
图1为机械锁止差速器10的分解视图，其一般地示出了本领域技术人员公知的一些运转、特征和/或教导。差速器10被构造成允许机动车辆的两个车轮以不同的速度运转并保持自由的差速作用。但是，如果一个车轮开始打滑，传动轴可以自动地、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包括壳体12。壳体12可包括第一端部(例如，凸缘端部)13和相对的第二端部(例如，钟形端部15)。壳体12可被构造成界定一齿轮腔并为差速器10的各种其他部件形成壳体。可以通过输入齿轮(例如齿圈)(未示出)向差速器10输入转矩。可以通过现有技术中常见的方式、包括但不限于多个螺栓将输入齿轮附装到壳体12上。输入齿轮(例如齿圈)可以与输入小齿轮(未示出)形成齿啮合，该输入小齿轮接收来自车辆传动系的输入驱动转矩。
差速器10可还包括设置在壳体12的齿轮腔中的差速齿轮组。特别地，差速器10可以包括两个半轴齿轮14、16；推力垫片18、20；两个小齿轮22、24；小齿轮轴26(例如十字轴)；以及小齿轮轴锁止螺栓28。小齿轮22、24可转动地安装在小齿轮轴26上。小齿轮轴26可以通过现有技术中常见的方式连接到壳体12。小齿轮22、24可以包括设置在壳体12的齿轮腔内的差速齿轮组的输入齿轮。小齿轮22、24可以与半轴齿轮14、16啮合。半轴齿轮14、16包括设置在壳体12的齿轮腔内的差速齿轮组的输出齿轮。例如，半轴齿轮14、16可以与机动车辆的一对半轴(未示出)花键接合。壳体12可以包括位于壳体12的相对端部上的、构造成包围所述半轴的环形毂部29。通常，在毂部29上安装支承组件(未示出)从而为差速传动机构提供转动支撑。
在车辆的正常直线前行过程中，可限制在左、右半轴之间可能出现的差速作用(例如基本上没有差速作用)，小齿轮22、24可以不相对于小齿轮轴26转动。因此，壳体12、小齿轮22、24、半轴齿轮14、16以及半轴(未示出)作为一实体单元都围绕半轴的转动轴线A转动。在特定的操作条件下，如当车辆转弯时，在半轴齿轮14、16之间可能出现特定量的差速作用，直到速度差(达到)一预定水平。在高于该预定水平(例如在(两)半轴齿轮14、16之间的(速度)差高于约100RPM)的情况下，可能希望阻滞在各半轴齿轮14、16与传动装置壳体12之间的相对转动，以防止在(两)半轴之间出现过度的差速作用。
为了阻滞半轴之间的差速作用，可使差速器10具有用于锁闭差速齿轮组的锁闭装置以及用于致动锁闭装置的致动装置。例如，锁闭装置可包括离合器组件30、32。离合器组件30可以包括凸缘端离合器组件30，并可设置在壳体12的凸缘端部13处。离合器组件32可以包括钟形端离合器组件32，并设置在壳体12的钟形端部15处。如现有技术公知的，离合器组件30可以包括多个内离合器盘和多个外离合器盘。内离合器盘可以包括径向向外延伸的“耳部”。所述“耳部”可以配合到差速器壳体12的引导孔中。因此，内离合器盘可以与壳体12一起转动。外离合器盘可以包括花键(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14、16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34和波形弹簧36。如现有技术已知的，离合器凸轮盘34可以被构造成影响离合器组件30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30能有效地阻滞壳体12与半轴齿轮14之间的相对转动，从而阻滞和/或最小化在半轴齿轮14、16之间的差速作用。离合器凸轮盘34可以在沿径向向外延伸的外表面上限定一组外齿。离合器凸轮盘34还可以限定具有多个凸轮斜坡的凸轮表面。半轴齿轮14还可以限定一凸轮表面，该凸轮表面具有多个凸轮斜坡和多个机加工到该凸轮表面(如半轴齿轮14的后侧)中的棘爪。半轴齿轮14上的凸轮斜坡可以与离合器凸轮盘34上的凸轮斜坡相对应。半轴齿轮14上的匹配棘爪可以防止离合器凸轮盘34倾斜，直到在离合器凸轮盘34的外齿上施加一预定转矩。因此，在车辆正常直线行驶期间(例如仅产生极少的差速作用或不产生差速作用)，半轴齿轮14的凸轮表面和离合器凸轮盘34保持在中性位置/非作用位置(即，不倾斜)，其中离合器凸轮盘34与半轴齿轮14以相同的转动速度一起转动。通过(例如通过向离合器凸轮盘34的外齿施加转矩)阻滞离合器凸轮盘34相对于半轴齿轮14的转动，由于半轴齿轮14的凸轮表面和离合器凸轮盘34的“倾斜”，可以实现离合器组件30的运动。当离合器凸轮盘34转出半轴齿轮14上的棘爪时，离合器凸轮盘34上的凸轮斜坡与半轴齿轮14后侧的凸轮斜坡接合。当离合器凸轮盘34继续转动时，该离合器凸轮盘34沿轴向朝向半轴齿轮14移动并向离合器组件30施加压力。波形弹簧36被构造成向离合器凸轮盘34施加压力以试图将离合器凸轮盘34保持在棘爪位置(即，使得离合器凸轮盘34上和半轴齿轮14后侧上的凸轮斜坡不接合)。因此，来自离合器凸轮盘34的轴向运动的轴向压力必须足够大，以抵抗波形弹簧36施加的压力移动离合器凸轮盘34。
用于致动锁闭装置的致动装置38可以被用于阻滞离合器凸轮盘34相对于半轴齿轮14的转动。例如，致动装置38可以包括接合机构40和锁定机构42。现在参照图2，其中示出了已组装的机械锁止差速器，接合机构40可以包括差速调节器。接合机构40可以在壳体12内安装成(能)围绕自己的轴线转动。接合机构40可以包括多个(例如两个)被弹簧加载的飞摆44。飞摆44可以包括圆柱形飞摆。接合机构40还可以包括外齿部分46，该外齿部分46与离合器凸轮盘34的外齿相接合。飞摆44可以围绕一基本平行于转动轴线A取向的轴线转动。飞摆44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44还可以限定一基本平行地与飞摆44的转动轴线间隔开的枢转轴线。飞摆44的止动表面基本上与该枢转轴线相对设置。
飞摆44可以通过端盖48、50连接到外齿部分46上，所述端盖48、50用作被弹簧加载的锥形(摩擦)离合器以缓冲它们与锁定机构42(例如闭锁托架(latching bracket))的接合。致动装置38的锁定机构42可以包括闭锁托架。锁定机构42(例如闭锁托架)可以包括爪部52。
在操作过程中，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)，半轴齿轮14和离合器凸轮盘34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40开始围绕其轴线转动。当接合机构40的转动速度增加时，离心力可以导致飞摆44向外移动。当车轮之间的速度差大于或等于约100RPM时，在接合机构40的飞摆44上存在足以克服中心弹簧54(的力)的离心力并打开(例如移出)。飞摆44可以向外移动直到飞摆44的止动表面之一与锁定机构42(例如闭锁托架)上的爪部52接合，阻止接合机构40进一步转动。当接合机构40停止转动时，齿部分46与离合器凸轮盘34的外齿的接合使得离合器凸轮盘34以与壳体12相同的速度转动(其与半轴齿轮14的转动速度不同)，导致倾斜并使离合器组件30开始接合。换言之，被停止的飞摆44会导致齿部分46使离合器凸轮盘34转出其棘爪位置，从而触发倾斜作用并锁闭。当离合器凸轮盘34抵靠半轴齿轮14倾斜时，倾斜(程度)一直增大直到两个轴都以相同的速度(例如完全锁止)转动，这样可以防止车轮进一步打滑。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。
锁定机构42(例如闭锁托架)可以具有安全性特征，该安全性特征构造成使该锁定机构42在高于约20mph(例如约32kph)的速度下摆出而不能接触接合机构40的飞摆44，以防止出现锁闭。因此，安全性特征仅在较低的车速下允许锁闭，因为在较高速度下的锁闭会对转弯产生明显的不利影响。锁止的差速器倾向于使车辆直行并反抗转弯。
差速器10还可以包括反作用模块或推力模块56。反作用模块56可以被构造成在离合器凸轮盘34倾斜并开始朝向相对的半轴齿轮16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15处的离合器组件32施加离合压力。来自半轴齿轮14的力可以通过反作用模块56传递到另一半轴齿轮16，该另一半轴齿轮16将该力传递到离合器组件32。同样，来自半轴齿轮16的力可以通过反作用模块56传递到另一半轴齿轮14，该另一半轴齿轮14将该力传送到离合器组件30。因此，两个半轴齿轮14、16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，从而提供最大牵引(力)。反作用模块56可以设置在壳体12内并且可以包括一个或多个孔以接纳小齿轮轴26。
本发明可以与这里描述的锁止差速器基本上相同或在功能上等效，不同仅在于致动装置38和反作用模块56可被改进。致动装置38可以被安装到反作用模块56上。现在参见图3-4，其中示出了根据本发明教导的、用于机械锁止差速器中的模块式安装的锁定机构42。反作用模块56可在反作用模块56的一个端部上包括一个或多个凸起58、60。各凸起58、60可在相同的方向上(即，基本上彼此平行地)远离反作用模块56地向外延伸。参见图4，凸起58、60可以设置成彼此相对，并可以包括设置在两凸起之间的开口61。每个凸起58、60都可以包括一孔口62(如图3所示)。可以朝向凸起58、60的最外部的区域设置孔口62。例如，凸起58、60可以具有大致或基本上为三角形的形状，在本发明的一实施例中，孔口62可以设置成靠近三角形凸起的顶点。再次参见图4，锁定机构42可以包括一轴64。锁定机构42的轴64可以被构造成设置在反作用模块56的凸起58、60的孔口62中。锁定机构42可以包括爪部52。锁定机构42可以保持与接合机构40的枢转关系。现在参见图3，接合机构40包括被构造用于连接和/或附装到锁定机构42的臂部66。如上所述，接合机构40可以被构造用于围绕自身的轴线转动，并且可以包括多个飞摆，所述飞摆可以转动并且各自包括一止动表面，所述止动表面可以从一缩进位置运动到一伸出位置以与锁定机构42上的爪部52接合。
锁定机构42与反作用模块56结合(例如直接连接)从而形成一单独的子组件，从而有利于整体组装过程。锁定机构42不直接连接和/或安装到壳体12上。锁定机构42与反作用模块的结合可以提供许多有利的改进。其中，被安装到反作用模块56上的锁定机构42可以消除加衬套(例如轴到壳体的衬套)的必要性。与此相反，现在参见图1-2，当将锁定机构42安装到壳体12上时，在锁定机构42的轴与壳体12之间需要衬套68。此外，根据本发明的安装到反作用模块56上的锁定机构42使得可以不需要壳体12中相应地机加工出的衬套孔70，也不需要其他相关的组装、机加工劳动以及工具。相反地再次参见图1-2，将锁定机构42安装到壳体12上却需要机加工的衬套孔70。此外，根据本发明教导的锁定机构42还使得可以不需要在壳体12中机加工的用于支撑接合机构40的端部的孔。相反，再次参见图1-2，将接合机构40安装到壳体上便需要机加工孔72。此外，根据本发明教导的锁定机构可以被构造用于较小的差速器，其中最关心的是空间约束。
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 (19)

1.一种差速器(10)，包括：
第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(16)；
设置在所述第一半轴齿轮(14)与第二半轴齿轮(16)之间的反作用模块(56)；
接合机构(40)，该接合机构被构造为使该接合机构(40)的至少一部分可从缩进位置移动到伸出位置；以及
锁定机构(42)，该锁定机构被构造为接合并至少部分地控制所述接合机构(40)的运动，
其中，所述锁定机构(42)被安装到所述反作用模块(56)上。
2.如权利要求1所述的差速器(10)，其中，所述接合机构(40)包括差速调节器，所述锁定机构(42)包括闭锁托架。
3.如权利要求1所述的差速器(10)，其中，该差速器还包括用于差速器的锁闭装置，所述锁闭装置包括离合器组件(30，32)和离合器凸轮盘(34)，其中，所述锁闭装置由接合机构(40)和锁定机构(42)致动。
4.如权利要求3所述的差速器(10)，其中，所述离合器凸轮盘(34)在径向外表面上界定一组外齿，该凸轮盘还界定一具有多个凸轮斜坡的凸轮表面。
5.如权利要求4所述的差速器(10)，其中，所述半轴齿轮(14，16)界定与所述离合器凸轮盘(34)的多个凸轮斜坡相对应的多个棘爪以及具有多个凸轮斜坡的凸轮表面。
6.如权利要求1所述的差速器(10)，其中，所述接合机构(40)的能从缩进位置移动到伸出位置的部分包括至少一个飞摆(44)。
7.如权利要求6所述的差速器(10)，其中，所述至少一个飞摆(44)能围绕一轴线转动，该轴线基本上平行于所述第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(16)的转动轴线取向。
8.如权利要求7所述的差速器(10)，其中，所述至少一个飞摆(44)界定一止动表面，该止动表面能响应于一预定程度的差速作用从缩进位置运动到伸出位置。
9.如权利要求8所述的差速器(10)，其中，所述锁定机构(42)包括爪部(52)。
10.如权利要求9所述的差速器(10)，其中，所述飞摆(44)的止动表面被构造用于当该止动表面处于伸出位置时与所述锁定机构(42)的爪部(52)接合。
11.如权利要求1所述的差速器(10)，其中，所述反作用模块(56)被构造成在所述第一半轴齿轮(14)与第二半轴齿轮(16)之间传递力。
12.一种差速器(10)，包括：
壳体(12)；
设置在所述壳体(12)中的至少一个小齿轮(22，24)；
第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(16)，该第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(16)设置在所述壳体(12)中并且与所述至少一个小齿轮(22，24)相啮合；
锁闭装置，该锁闭装置能操作以阻滞所述差速器(10)的差速作用；
用于致动所述锁闭装置的致动装置(38)；以及
在所述壳体(12)中设置在所述第一半轴齿轮(14)与第二半轴齿轮(16)之间的反作用模块(56)，
其中，所述致动装置(38)包括能围绕一轴线转动的接合机构(40)，该轴线基本上平行于所述第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(16)的转动轴线定向，所述接合机构(40)包括至少一个飞摆(44)，其中，所述致动装置(38)还包括锁定机构(42)，该锁定机构(42)构造成当所述接合机构(40)的至少一个飞摆(44)位于伸出位置时与所述至少一个飞摆(44)相接合，
其中，所述锁定机构(42)被安装在所述反作用模块(56)上。
13.如权利要求2所述的差速器(10)，其中，该差速器还包括连接到所述壳体(12)的输入齿轮。
14.如权利要求2所述的差速器(10)，其中，所述第一半轴齿轮(14)和第二半轴齿轮(16)与一对半轴花键连接。
15.一种用于差速器(10)的反作用模块(56)，包括：
接合机构(40)，该接合机构包括至少一个飞摆元件(44)，该至少一个飞摆元件(44)被构造为当提供预定量的差速作用时向外伸出；以及
锁定机构(42)，该锁定机构包括爪部(52)，该爪部被构造为接收所述至少一个飞摆元件(44)，至少部分地控制所述接合机构(40)的运动，
其中所述锁定机构(42)被安装到所述反作用模块(56)上。
16.如权利要求15所述的反作用模块(56)，其中，所述接合机构(40)包括被构造用于将该接合机构(40)连接到锁定机构(42)的臂部(66)。
17.如权利要求15所述的反作用模块(56)，其中，所述锁定机构(42)包括一轴(26)，所述反作用模块(56)包括至少一个凸起(58，60)，所述至少一个凸起具有至少一个用于接纳所述锁定机构(42)的轴(26)的孔口(62)。
18.如权利要求15所述的反作用模块(56)，其中，所述反作用模块(56)包括多个构造成支撑所述锁定机构(42)的凸起(58，60)。
19.如权利要求18所述的反作用模块(56)，其中，所述多个凸起(58，60)中的每一个都基本上彼此平行。
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