CN103906951A - 电子致动的锁止式差速器的复合斜坡板 - Google Patents

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Abstract

用于车辆差速器(10)的凸轮构件(14)，包括由高耐久性合金制成的凸轮表面(14a)以及由高密度磁性合金制成的离合表面(14b)。凸轮表面(14a)和离合表面(14b)可形成为单个构件、或者机械地耦联到一起的独立构件。在一个方面，高耐久性合金和高密度磁铁合金都是金属合金粉末。因此，凸轮构件(14)的不同表面(14a，14b)具有通常来说难以结合在单个构件内的优化性能。

Description

电子致动的锁止式差速器的复合斜坡板
技术领域
本发明的教导涉及一种电子致动的锁止式差速器，且更特别地涉及在该差速器中形成为复合部件的构件。
背景技术
本发明的教导总体上包括车辆中的限滑和锁止式差速器，通常包括齿轮箱和差速器齿轮组——差速器齿轮组包括设置在箱内的至少一个输入小齿轮及一对输出半轴齿轮。离合器可以设置在半轴齿轮之一和齿轮箱相邻表面之间，由此，当离合器接合之时，可以阻碍或者防止半轴齿轮和齿轮箱之间的旋转。
致动机构将离合器偏压向其接合状态。电子致动机构——其响应电子信号(如微处理器生成的信号)接合离合器——通常包括电磁线圈。一种类型的电子致动差速器使用电磁致动离合器，以在凸轮构件和差速器壳之间形成相对运动。相对运动产生了轴向移动，其使锁圈与半轴齿轮啮合，从而锁定差速器。
在一些差速器系统中，凸轮构件自身可以是凸轮板，其具有接合电磁离合器的离合表面和接合差速器壳或其他构件的相应凸轮表面的凸轮表面。由此，离合表面应当具有优异的磁滞性能，比如高牵引力和低矫顽力，从而保证良好的锁定和解锁性能，同时凸轮表面应该具有高耐久性来防止磨损和冲击。
发明内容
根据本发明教导的一个方面，车辆差速器的凸轮构件包括由高耐久性合金制成的凸轮表面以及由高密度磁合金制成的离合表面。凸轮表面和离合表面可形成为单个部件或机械耦联到一起的独立的部件。在本发明教导的一个方面中，高耐久性合金和高密度磁合金为金属合金粉末。
本发明教导的另一方面为制造该凸轮构件的方法。因而，凸轮构件的不同表面具有通常来说难以结合在单个构件内的优化性能。
附图说明
图1为根据本发明教导一个方面的车辆差速器的分解视图，其结合有一凸轮构件。
图2为图1中车辆差速器从另一角度观察的分解视图，其显示了离合部分。
图3为图1和2中所示凸轮构件的侧视图。
图4为流程图，显示了用于制造根据本发明教导一个方面的图3所示的凸轮构件的方法。
图5为根据本发明教导另一方面的凸轮构件的侧视图。
具体实施方式
图1和2为显示了本发明教导示出方面的车辆差速器10接合部分的分解图。差速器10包括差速器壳12，其容纳有齿轮机构13、以及凸轮构件14。凸轮构件14可具有面对着差速器壳12的凸轮表面14a、以及位于相对侧的离合表面14b。在正常、直线前进的车辆操作中，凸轮构件14可随着差速器壳12一起旋转。凸轮表面14构造成在凸轮构件14和差速器壳12之间发生相对旋转时倾斜或者与差速器壳12或其他接合构件以其它方式接合。相对旋转可以轴向移动差速器壳12，从而通过差速器10中的半轴齿轮13a锁定锁止机构。
差速器10还包括靠近离合表面14b设置的电磁铁16。电磁铁16包括连接电磁铁16和信号源(未示出)的连接器18。电磁铁16可响应电子信号而通电及断电。当电磁铁16响应电子信号通电时，其可以产生电磁场，电磁场可向着电磁铁16吸引凸轮构件14的离合表面14b，形成可减慢凸轮构件14相对于差速器壳12的旋转的磁阻力。这在凸轮构件14和差速器壳12之间形成相对旋转。该相对旋转可致使凸轮表面14a向着差速器壳12倾斜，并产生可将半轴齿轮13a推至锁定位置的轴向运动，因而锁定差速器10。
由于凸轮表面14a和离合表面14b提供不同功能，根据本发明教导一个方面的凸轮构件14具有由不同材料制造的凸轮表面14a和离合表面14b，如图3所示。更特别地，凸轮表面14a可以由选自高耐久性材料的材料制成，而离合表面14b可以由选自具有优异的磁滞性能的材料制成。该离合表面和该凸轮表面的所需性能难于在一种材料中找到。低碳合金具有良好的磁滞性、低矫顽性、以及高牵引力，但是低碳合金趋于具有较低的耐久性。在凸轮板中增加整体碳含量和/或对凸轮板进行热处理、从而增加该表面的碳含量，这可增加凸轮表面的硬度，但是这些变化同样牺牲了凸轮板的磁性能。
根据本发明教导一个方面的凸轮构件具有带良好磁性能的离合表面以及具有高耐久性的凸轮表面，而不需要牺牲任一表面的性能。
为了利用两种不同的材料形成凸轮构件14，凸轮构件14可以由粉末材料制成。在本发明教导的一个方面，凸轮构件14的凸轮表面14a部分可由耐久的烧结硬化金属合金粉末制成，比如高碳金属合金，像FLN2-4408或FLC-4908。在一个方面，合金中的碳百分比可约为0.8％，比如在0.7％到0.9％的碳含量范围内。离合表面14b部分可由高密度磁合金制成。在一个方面，高密度磁合金可含有很少或者不含碳，比如小于0.2％的碳含量。在凸轮表面14a上使用烧结硬化合金被证实为取消了将凸轮构件14放置在富碳环境中以使其硬化的需要，因而也避免了额外的碳在硬化处理期间融入到离合表面14b上并降低了其磁性能的问题。
图4为显示了根据本发明教导一个方面的凸轮构件14的制造方法的流程图。在框20中，该方法可包括提供具有两个型腔的模具以及位于两者之间的隔离板。在框22中，一个型腔可填充以凸轮表面14a的高耐久性合金。在框24中，另一型腔可填充以离合表面14b的高密度磁合金。在框26中，模具可然后闭合，并且移除隔离板。在框28中，凸轮构件14可被压实并烧结28以形成单个一体的凸轮构件14。所产生的凸轮构件14可显示为在凸轮表面14a和离合表面14b方面都具有相对优化的性能需求，虽然每一表面具有不同的冶金特性。
图5显示了根据本发明另一个教导所构建的凸轮构件14。在这方面，凸轮表面14a和离合表面14b可以形成为两个分离件。凸轮表面14a和离合表面14b可经由接合表面(如花键30、凸耳、干涉配合或其他结构)机械地耦联在一起。当电磁铁16通电时，机械耦联可以将扭矩从离合表面14b传递到凸轮表面14a。
可以理解的是，根据公开内容，图5中的凸轮构件14不需要通过粉末冶金形成，而可以经由任意其他制造方法形成。由于凸轮表面14a和离合表面14b机械地耦联且不需要如图3实施方式那样粘合起来，任意适宜的方法都可用于制造凸轮表面14a和离合表面14b。
因而，形成复合凸轮构件14的两种不同材料可以具有不同表面，其被证实为对于不同需求来说是相对较优的。本发明教导因此可以提供成本有效的制造方法，比如粉末金属技术和烧结硬化热处理。
可以理解上述教导本身仅仅为示意性的，且不会限制本发明的教导、其应用或使用。虽然已经在说明书和所示附图中说明特殊实施方式，本领域技术人员可以理解的是，可进行各种变形和进行元件替换的等同方式，而不会偏离由权利要求限定的本发明教导的范围。此外，各种实施例之间的特征、元件和/或功能的混合和配合在本文中清楚地得到考虑，这样本领域普通技术人员可从本公开中理解到，一个实施例的特征、元件和/或功能可适当地结合到另一实施例中，除非上面特别指出。此外，可以进行各种改进以使得特定的情形或材料与本发明的教导相适应，而不会偏离其基本范围。因此，本发明的教导不限于附图和说明书中按最好的方式体现的执行本发明教导的所示特定实施例以及说明书所述内容，相反地，本发明的范围包括落入前述说明书和所附权利要求书范畴内的任意实施方式。

Claims (19)

1.一种用于车辆差速器(10)的凸轮构件(14)，包括：
凸轮表面(14a)，其由高耐久性合金制成；及
离合表面(14b)，其由高密度磁合金制成。
2.如权利要求1所述的凸轮构件，其中高耐久性合金为能够烧结硬化的金属合金粉末。
3.如权利要求1所述的凸轮构件，其中高耐久性合金为高碳合金。
4.如权利要求3所述的凸轮构件，其中高耐久性合金具有落在0.7％到0.9％之间的含碳量。
5.如权利要求1所述的凸轮构件，其中高密度磁合金为金属合金粉末。
6.如权利要求1所述的凸轮构件，其中高密度磁合金具有不大于0.2％的含碳量。
7.如权利要求1所述的凸轮构件，其中凸轮表面和离合表面形成为机械地耦联在一起的独立件。
8.一种车辆差速器(10)，包括：
差速器壳(12)；
齿轮机构(13)，其包括锁止机构和至少一个半轴齿轮，其中锁止机构能够与半轴齿轮接合以锁定差速器；
凸轮构件(14)，其具有凸轮表面(14a)和离合表面(14b)，其中在凸轮构件和差速器壳之间相对旋转时，凸轮表面能够与差速器壳接合，从而轴向地移动差速器壳并锁定锁止机构；及
电磁铁(16)，其设置在凸轮表面附近，
其中，凸轮构件的凸轮表面由高耐久性合金制成，而凸轮构件的离合表面由高密度磁合金制成。
9.如权利要求8所述的车辆差速器，其中高耐久性合金和高密度磁合金都是金属合金粉末。
10.如权利要求8所述的车辆差速器，其中凸轮表面中的高耐久性合金为高碳的能够烧结硬化的金属合金粉末。
11.如权利要求8所述的车辆差速器，其中高耐久性合金具有落在0.7％到0.9％之间的含碳量。
12.如权利要求8所述的车辆差速器，其中高密度磁合金具有不大于0.2％的含碳量。
13.如权利要求8所述的车辆差速器，其中凸轮构件的凸轮表面和离合表面形成为机械地耦联在一起的独立件。
14.一种制造车辆差速器的凸轮构件(14)的方法，包括：
提供型腔(20)，所述型腔(20)具有第一半部和第二半部；
在第一半部内放置高耐久性合金(22)以形成凸轮表面；
在第二半部内放置高密度磁合金(24)以形成离合表面；及
机械地耦联凸轮表面和离合表面从而形成凸轮构件。
15.如权利要求14所述的方法，其中机械地耦联的步骤包括闭合型腔(26)从而将第一半部和第二半部合在一起以形成一体的凸轮构件。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
在第一半部和第二半部之间放置隔离板(20)；及
在闭合步骤之后移除隔离板(26)。
17.如权利要求14所述的方法，进一步包括：
将第一半部和第二半部压实在一起(28)，及
烧结凸轮构件从而形成一体的凸轮构件(28)。
18.如权利要求14所述的方法，其中高耐久性合金和高密度合金为金属合金粉末。
19.如权利要求14所述的方法，进一步包括在凸轮构件和离合构件上提供接合表面的步骤(30)，且其中机械地耦联的步骤包括接合凸轮构件和离合构件的接合表面。
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