CN102996749A - 用于有限滑动差动组件的有效冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于工作机器的具有差动锁定能力的差速轮轴组件。差动轮轴具有差速齿轮壳体，差速齿轮壳体采用在其外侧上的密封壳体和流出流动路径，流出流动路径用于加压液体润滑剂以启动差动锁定部件，以在机构重载情况下提供足够的冷却流体用于差速齿轮组和差动锁定机构。

Description

用于有限滑动差动组件的有效冷却系统

技术领域

本发明涉及一种具有差速齿轮和有限滑动能力的工作机器轮轴。

背景技术

这些年来，工作机器，特别是不在高速公路上操作的那些工作机器，需要用于车轮组的差动驱动机构以适应车辆转弯，但是，还需要有限滑动特征，使得扭矩可以从滑动车轮传送到能够获得更好牵引力的车轮。这已经将设计工作发展到下述程度，其中轮轴可以适应相当大的扭矩水平，并且同时，应对在一个或另一个驱动车轮上的可变牵引力。最大限度地减少在轮轴组件中的风阻损失的设计工作已经发生，其中差速齿轮的一部分或全部浸没在润滑液体中。作为减少风阻损失的改进的结果，用于冷却和润滑在差速齿轮组件中的各种部件的能力受到挑战。具体来说，提供用于全部齿轮的足够润滑的能力受到需要减少风阻损失的限制。

因此，存在对具有提供部件的足够润滑同时减少轮轴装置的风阻损失的差动特征的轮轴组件的需要。

发明内容

在一种形式中，本发明是传动系轮轴组件，包括延伸壳体以及第一轴和第二轴，所述第一轴和第二轴被轴颈式地连接在所述延伸壳体中，用于在所述第一轴和第二轴的第一外端处提供旋转输出。差速齿轮壳体可旋转地定位在所述延伸壳体内并且容纳所述第一轴和第二轴的内端。环形齿轮固定到所述差速齿轮壳体，用于接收旋转动力输入。差速齿轮组定位在所述差速齿轮壳体内，并且具有相对的齿轮，所述相对的齿轮固定到所述第一轴和第二轴的内端和相对于所述差速齿轮壳体被轴颈式地连接。多个行星齿轮被轴颈式地连接在所述差速齿轮壳体内并与所述相对的齿轮啮合，用于提供差动作用。流体压力致动式差动锁定机构具有固定到所述差速齿轮壳体的一部分和固定到所述相对的齿轮中的一个的另一部分。选择的流体压力源流体地连接到所述差动锁定机构，并且提供高流体压力输入和低流体压力输入，以选择性地锁定所述齿轮中的一个和所述差速齿轮壳体。所述差速齿轮壳体具有流出流动路径，以提供加压流体流进入所述差速齿轮壳体，不考虑来自所述流体压力源的压力水平，所述差速齿轮壳体具有受控制的密封，使得加压流体向内和向外传递以润滑所述齿轮。。

在另一种形式中，本发明是一种工作机器，包括框架、向工作机器供应动力的原动机和包括轮轴组件的传动系，该轮轴组件具有延伸壳体以及第一轴和第二轴，所述第一轴和第二轴被轴颈式地连接在所述延伸壳体中，用于提供旋转输出到在所述第一轴和第二轴的外端处的轮，所述第一轴和第二轴具有内端。差速齿轮壳体可旋转地定位在所述延伸壳体内并且容纳所述第一轴和第二轴的内端。环形齿轮固定到差速齿轮壳体，用于接收来自原动机的旋转动力输入。差速齿轮组定位在所述差速齿轮壳体内，并且具有相对的齿轮，所述相对的齿轮固定到所述第一轴和第二轴的内端，所述齿轮所述差速齿轮壳体被轴颈式地连接。多个行星齿轮被轴颈式地连接在所述差速齿轮壳体内并与所述相对的齿轮啮合用于提供差动作用。流体压力致动式差动锁定机构具有固定到所述差速齿轮壳体的一部分和固定到所述相对的齿轮中的一个的另一部分。选择的流体压力源流体地连接到所述差动锁定机构，并且提供高压力输入和低压力输入，以选择性地锁定和解锁所述齿轮中的一个和所述差速齿轮壳体。所述差速齿轮壳体具有流出流动路径，以提供加压流体流进入所述差速齿轮壳体，不考虑所述流体压力源的压力水平，所述差速齿轮壳体具有受控制的密封，使得流体压力向内和向外传递以润滑所述差速齿轮组。

附图说明

通过参考本发明的实施例的以下结合附图的描述，本发明的上述及其它特点和优点和实现它们的方式将变得更加明显，并且将更好地理解本发明，其中：

图1是体现本发明的工作机器和轮轴组件的纵向剖面视图，以及到工作机器的另外部件的互连的示意图。

图2是图1的轮轴组件的一部分的展开视图，显示润滑剂流动路径。

相应的参考标记在几个视图中都指示相应部件。此处提出的示例图示本发明的一个实施例，并且这种示例不被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

现在参照附图，并且更特别地参照图1，显示工作机器10，工作机器10包括框架和安装在框架中的原动机12，原动机12通常为压缩点火形式，或者为柴油发动机12，原动机12通过轴14机械地互连至适当的传动装置16，并且通过机械连接装置18连接到总体地由参考标记20表示的轮轴组件。轮轴组件20包括从中心壳体26分别安装的左延伸壳体22和右延伸壳体24。延伸壳体22和24提供用于分别地延伸到轮32和34的轴28和30的轴颈支座。对本领域技术人员应当明白的是，轴28和30可以通过减速齿轮组连接到各自的车轮，以提供重载工作机器所要求的扭矩需要。中心壳体26在形式上一般是环形的，适当地悬挂在工作机器10上，并且通过法兰38由螺杆36安装用于壳体22的安装，并且通过法兰40还由螺杆36安装壳体24。轴28和30的外端分别地连接到轮32和34，并且内端42和44延伸进入定位在中心壳体26内的差速齿轮壳体46。

差速齿轮壳体46大约在其中心线处具有第一环形壳体48和第二环形壳体50。如下所述，环形壳体48和50具有大致密封外边缘，因而将引入其内部的任何液体保持在差速齿轮壳体46内。壳体48和50分别地通过轴承组件52和54被轴颈式地连接，用于在延伸壳体20内旋转，最终固定到中心壳体26。差速齿轮壳体半件48具有通过螺杆58固定到它上面的环形齿轮56。环形齿轮56与不可见的、接收来自机械连接装置18的输入的输入小齿轮啮合。一双相对的端部齿轮62和64花键连接并且固定到轴42和44的内端并且定位在差速齿轮壳体46内。

如本文中所示，端部齿轮62和64是锥齿轮，并且与被轴颈式地连接在差速齿轮壳体46内的锥形行锥齿轮66和68相互啮合。因此，从原动机12通过环形齿轮56到差速齿轮壳体46的输入通过行星齿轮66和68传输到轴28和30。结果，在车轮上的差动载荷以众所周知和理解的方式通过行星齿轮组66和68的差动的作用被调节。

因为工作机器10是重载的并且频繁用于越野，其中车轮32和34之间的牵引力存在差异，因此设置差动锁定机构70，差动锁定机构70选择性地连接一个轴(在这种情况下，轴28)到差速齿轮壳体46，从而在轴28和30之间传输载荷。差动锁定机构70包括被容纳在壳体48(见图2)中的腔76内的联锁的系列环形板72和74。环形板72和74中的每一个分别地具有突出部78和80，突出部78和80分别地容纳在壳体48和端部齿轮62中的插槽82和84中。板72和74通过环形活塞组件86起作用，环形活塞组件86也被容纳在腔76内并且抵接联锁的环形板72中的一个的轴向端面。如图2所示，到活塞组件86的左侧具有腔88，腔88通过延伸穿过壳体48的主通道90和92流体连接到壳体50中的通道94并且最终连接到固定到中心壳体20的连接装置96。在差速齿轮壳体46和中心壳体20之间存在相对旋转时，通道92和94与连接装置96之间的互连允许压力的传输。

压力连接装置96使用适当管线98连接到控制器100，控制器100引导来自加压流源102的加压流通过通道98、连接装置96、通道94和92，到达腔88。如在此图示，由系统102加压的流体是润滑剂，该润滑剂既用于减少相邻的相对旋转轴承零件之间的摩擦，又提供用于多板差动锁定的冷却功能。在其中两个轮子之一具有降低的牵引力的状态下，控制系统100在需要时使用适当控制逻辑来应用差动锁定机构70以从一个轴传输扭矩到另一个轴。

为了减少由通过液体润滑剂旋转的齿轮造成的风阻损失，差动轮轴组件20是具有效利用润滑剂流动的类型的。在标准差动壳体布置中，用于相对的齿轮和行星齿轮的壳体明显多孔的，使得差速齿轮组在旋转时飞溅通过在腔中的液位，以润滑行星齿轮和相对的齿轮。然而，在润滑剂的有效利用的情况下，具有不充足的液位来提供包括差动锁定组件的差速齿轮组的飞溅润滑，从而在极端条件下满足所需的重载功能。

根据本发明，差速齿轮壳体46设置有用于从液体提供足够的润滑剂和冷却功能的装置，而且同时实现有效的全部润滑剂利用。此功能特别地显示在图2中，在图2中到腔88的主流动路径90具有流出流动路径104，流出流动路径104从入口通道90延伸到环形活塞86的相对侧，并且延伸到圆盘72和74的联锁组。控制系统100在差动锁定机构70的接合期间引导来自压力源102的约300psi的压力供应，而且，另外地，在差动锁定机构70的脱离期间，提供在约15psi-20psi之间的压力水平的流动，从而通过通道104使得润滑剂连续地流过联锁的圆盘72和74。此外，与以前的差动壳体齿轮不同，这个差速齿轮壳体46具有外围，该外围基本上被密封，以便将在通过流出通道104流入的液体润滑剂维持在差速齿轮壳体46内的提供差速齿轮组(即，端部齿轮62、64和行星齿轮66和68)的润滑的液位。液体润滑剂从齿轮壳体46开始流动，越过齿轮花键和邻近中心线的轴承，流入壳体22、24和26的内部。在启动差动锁定机构70时，考虑到额外的摩擦力，较高的压力流入圆盘组72和74以冷却圆盘组72和74。

上述布置允许轮轴组件20的效率和效果的显著改善，改善之处在于，在中心壳体26内的风阻损失被最小化，并且同时，在差速齿轮壳体46内维持足够的液体冷却剂液位，以润滑和冷却齿轮组和轴承，即使在在越野重载工作机器中遇到的最极端状态下。

虽然已经关于至少一个实施例描述本发明，但在此披露的精神和范围内可以进一步修改本发明。因此，本申请期望涵盖本发明的使用其一般原则的任何变化、用途或适应性修改。此外，本申请期望涵盖来自本公开内容的如在本发明所属技术领域中的已知或惯例的实践范围内并且落入附后权利要求的限定之内的这种偏离。

Claims (18)

1.一种用于传动系的轮轴组件，所述轮轴组件包括：

延伸壳体；

第一轴和第二轴，所述第一轴和第二轴被轴颈式地连接在所述延伸壳体中，用于在所述第一轴和第二轴的第一外端处提供旋转输出，所述第一轴和第二轴具有内端；

差速齿轮壳体，该差速齿轮壳体可旋转地定位在所述延伸壳体内并且容纳所述第一轴和第二轴的内端；

环形齿轮，该环形齿轮固定到所述差速齿轮壳体，用于接收旋转动力输入；

差速齿轮组，该差速齿轮组定位在所述差速齿轮壳体内，并且具有相对的齿轮和多个行星齿轮，所述相对的齿轮固定到所述第一轴和第二轴的内端和相对于所述差速齿轮壳体被轴颈式地连接，所述多个行星齿轮被轴颈式地连接在所述差速齿轮壳体内并与所述相对的齿轮啮合，用于提供差动作用；

流体压力致动式差动锁定机构，该差动锁定机构具有固定到所述差速齿轮壳体的一部分和固定到所述相对的齿轮中的一个的另一部分；和

选择的流体压力源，该流体压力源流体地连接到所述差动锁定机构并且提供高流体压力输入和低流体压力输入，以选择性地锁定和解锁所述齿轮中的一个和所述差速齿轮壳体；

所述差速齿轮壳体具有流出流动路径，以提供加压流体流进入所述差速齿轮壳体，不考虑来自所述流体压力源的压力水平，所述差速齿轮壳体具有受控制的密封，使得加压流体向内和向外传递以润滑所述齿轮。

2.根据权利要求1所述的轮轴组件，其中差动锁定机构包括联锁的环形板和容纳在所述差速齿轮壳体内的活塞，所述活塞在所述活塞的一侧上被加压以在轴向方向上抵靠所述环形板。

3.根据权利要求1所述的轮轴组件，其中主压力延伸到所述活塞的所述一侧，并且流出通道从所述主流动通道延伸至所述联锁的环形板。

4.根据权利要求2所述的轮轴组件，其中低压力是约15psi-20psi，且高压力是约300psi。

5.根据权利要求2所述的轮轴组件，其中所述差速齿轮壳体是环形的，并且在所述差速齿轮壳体的外部上基本上被封闭和密封，以引导流体朝向所述差速齿轮壳体的中心向内流动。

6.根据权利要求1所述的轮轴组件，其中所述差速齿轮组和所述相对的齿轮是锥齿轮。

7.根据权利要求1所述的轮轴组件，其中所述联锁的环形板具有多个突出部，所述多个突出部容纳在所述差速齿轮壳体的内侧上和所述相对的齿轮中的一个的外侧上的插槽中。

8.根据权利要求3所述的轮轴组件，还包括流体压力源和控制器，所述控制器用于引导高流体压力和低流体压力到所述差动锁定机构。

9.根据权利要求8所述的轮轴组件，其中所述流体是液体润滑剂。

10.一种工作机器，包括：

框架；

原动机，该原动机安装在所述框架上，用于提供旋转推进输出；

轴，该轴从所述原动机延伸，用于传输来自所述原动机的所述旋转推进输出；

轮轴组件，包括延伸壳体以及第一轴和第二轴，所述第一轴和第二轴被轴颈式地连接在所述延伸壳体中，用于提供旋转输出到在所述第一轴和第二轴的外端处的轮，所述第一轴和第二轴具有内端；

差速齿轮壳体，该差速齿轮壳体可旋转地定位在所述延伸壳体内并且容纳所述第一轴和第二轴的内端；

环形齿轮，该环形齿轮固定到差速齿轮壳体并且与从所述原动机延伸的所述轴相互连接；

差速齿轮组，该差速齿轮组定位在所述差速齿轮壳体内，并且具有相对的齿轮和多个行星齿轮，所述相对的齿轮固定到所述第一轴和第二轴的内端并相对于所述差速齿轮壳体被轴颈式地连接，所述多个行星齿轮被轴颈式地连接在所述差速齿轮壳体内并与所述相对的齿轮啮合用于提供差动作用；

流体压力致动式差动锁定机构，该差动锁定机构具有固定到所述差速齿轮壳体的一部分和固定到所述相对的齿轮中的一个的另一部分；和

流体压力源，该流体压力源流体地连接到所述差动锁定机构并且提供高压力输入和低压力输入，以选择性地锁定所述齿轮中的一个和所述差速齿轮壳体；

所述差速齿轮壳体具有流出流动路径，以提供加压流体流进入所述差速齿轮壳体，不考虑所述流体压力源的压力水平，所述差速齿轮壳体具有受控制的密封，使得流体压力向内传递以润滑所述差速齿轮组。

11.根据权利要求10所述的工作机器，其中所述差动锁定机构包括联锁的环形板和能够响应于压力输入移动靠在所述联锁的环形板的端部上的活塞。

12.根据权利要求11所述的工作机器，其中主压力延伸到所述活塞的一侧，并且流出孔从所述一侧延伸到所述联锁的环形板。

13.根据权利要求11所述的工作机器，其中低压力是约15psi-20psi，并且高压力是约300psi。

14.根据权利要求11所述的工作机器，其中所述差速齿轮壳体是环形的，并且在所述差速齿轮壳体的外部上基本上被封闭和密封以引导流体朝向所述差速齿轮壳体的中心轴线向内流动。

15.根据权利要求10所述的工作机器，其中所述差速齿轮组和所述相对的齿轮是锥齿轮。

16.根据权利要求11所述的工作机器，其中所述联锁的环形板具有多个突出部，所述多个突出部分别地延伸进入在所述差速齿轮壳体的内侧上的插槽中和所述一个齿轮的外侧上的插槽中。

17.根据权利要求12所述的工作机器，进一步包括加压流体源和控制系统，控制系统用于选择性地控制活塞的一侧上的压力使之位于所述低压力和高压力之间。

18.根据权利要求17所述的工作机器，其中所述流体是液体润滑剂。

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