CN105317965A - 断开轴组件 - Google Patents

Abstract

一种断开轴组件，具有轴壳组件，该轴壳组件具有承载壳体和安装到所述承载壳体的第一端盖和第二端盖。第一端盖与承载壳体协同以限定用于接纳差速组件的差速腔，而第二端盖与承载壳体协同以限定用于接纳离合器的离合器腔。心轴将第一差速输出与离合器构件的输入驱动地联接。第一输出构件被联接以随着差速器的第二输出旋转，并且第二输出构件被联接以随着离合器的输出旋转。心轴被接纳通过承载壳体的管状部分。

Description

断开轴组件

相关申请的交叉引用

本申请是2014年3月12日提交的美国专利申请No.14/205,535的连续案，该美国专利申请要求于2013年3月15日提交的美国临时专利申请No.61/787547的权益和优先权。各上述申请的完整公开通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及断开轴组件。

背景技术

本部分提供涉及本公开的背景信息，所述信息不一定是现有技术。

机动车断开轴组件通常包括具有差速箱的差速机构和离合器，差速机构由一对差速轴承支撑以在轴壳内旋转，离合器被配置为选择性地中断旋转动力通过轴组件的传输。差速轴承通常安装在形成于差速箱上的耳轴上。这些轴组件的半轴(axleshaft)具有固定端，该固定端通常接合到差速机构的输出构件并由差速箱间接支撑。虽然这类设备适于其预期目的，但本领域中仍存在对于改进的断开轴组件的需要。

发明内容

本部分提供本公开的概述，而不是本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。

在一个形式中，本教导提供了一种轴组件，该轴组件具有轴壳组件、输入小齿轮、齿圈、差速组件、离合器、心轴(spindle)和第一输出构件及第二输出构件。轴壳组件具有承载壳体(carrierhousing)和安装到该承载壳体的第一端盖及第二端盖。第一端盖与承载壳体协同以限定差速腔，而第二端盖与承载壳体协同以限定离合器腔。输入小齿轮延伸到差速腔中。齿圈被设置在差速腔中，并且与输入小齿轮啮合地接合。齿圈由四点角接触轴承支撑以围绕第二轴线旋转。差速组件被接纳在差速腔中，并且被配置为接收来自齿圈的旋转动力。差速组件具有第一差速输出和第二差速输出。离合器具有第一离合器构件和第二离合器构件。离合器被配置为在第一离合器构件和第二离合器构件之间选择性地传输旋转动力。离合器被接纳在离合器腔中。心轴将第一差速输出与第一离合器构件驱动地联接。第一输出构件被联接用于随着第一差速输出旋转。第二输出构件被联接用于随着第二离合器构件旋转。心轴被接纳通过承载壳体的管状部分。

根据在此提供的描述，其它应用领域将变得显而易见。本概述中的描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而非旨在限制本公开的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于例示所选实施例的目的，而非所有可能的实现，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是根据本公开教导构造的示例性断开轴组件的纵剖视图；

图2是图1的轴组件的侧立视图；和

图3是根据本公开教导构造的第二示例性断开轴组件的纵剖视图。

在全部若干附图中，相应附图标记表示相应部件。

具体实施方式

参考附图中的图1和2，根据本公开教导构造的示例性轴组件总体以附图标记10表示。轴组件10可包括轴壳组件12、输入小齿轮14、齿圈16、差速组件18、离合器20和第一输出构件22以及第二输出构件24。

除非在此说明，输入小齿轮14、齿圈16和轴壳组件12的相关部分通常可以如共同待审的美国专利申请No.14/205,535和No.14/294,221中所述的那样配置，这两个申请的公开内容通过引用并入本文，如同在本文中完整阐述。简言之，轴壳组件12可包括承载壳体30。输入小齿轮14可被安装在尾部轴承32和头部轴承34上，尾部轴承32和头部轴承34可仅支撑输入小齿轮14围绕第一轴线36相对于承载壳体30旋转。尾部轴承32可以是四点角接触轴承，其具有一致且整体地形成到输入小齿轮14的轴杆部分40中的内轴承座圈38。尾部轴承32的外座圈42可由一对座圈构件44a和44b限定，该对座圈构件可沿第一轴线36彼此间隔开。头部轴承34可以是一种滚柱轴承，诸如滚针轴承，其可被安装到形成于输入小齿轮14上的圆柱形突出部46上。头部轴承34可与尾部轴承32间隔开，以便输入小齿轮14的小齿轮齿48设置在尾部轴承32和头部轴承34之间。齿圈16可被安装在四点角接触轴承50上，四点角接触轴承50可支撑齿圈16围绕第二轴线52相对于承载壳体30旋转。四点角接触轴承50可具有外轴承座圈54和内轴承座圈56，外轴承座圈54可一致且整体地形成在齿圈16中，而内轴承座圈56可由第一座圈构件58a和第二座圈构件58b限定。第一座圈构件58a和第二座圈构件58b可沿第二轴线52间隔开。

与前面提到的专利申请中描述的轴壳组件相比，支撑齿圈16的四点角接触轴承50可被安装在承载壳体30上的大致管状部分60上，螺母62可被旋接到管状部分60上以对四点角接触轴承50预加载，并且轴壳组件12可进一步包括第一端盖64和第二端盖66，第一端盖64和第二端盖66可分别固定地但可拆除地联接到承载壳体30的相反轴向端。第一端盖64可与承载壳体30的第一轴向端协同以限定离合器腔70，离合器20的部分可被接纳在离合器腔70中，而第二端盖66可与承载壳体30的第二相反轴向端协同以限定差速腔72，差速组件18可被接纳在差速腔72中。第一端盖64和第二端盖66可分别进一步限定轴承座74a和74b，并分别限定密封座76a和76b。轴承78可被安装在轴承座74a和74b上，并且可被配置为分别支撑第一输出构件22和第二输出构件24相对于轴壳组件12旋转。轴封80可被安装在密封座76a和76b上，并且可被配置为分别在轴壳组件12和第一输出构件22及第二输出构件24之间形成密封。第一端盖64和第二端盖66可以以任何所需的方式密封地接合到承载壳体30。在提供的具体示例中，第一端盖64和第二端盖66中的每个均具有接合面84，接合面84限定接纳密封构件86的凹槽86；每个接合面84抵靠形成于承载壳体30上的配合接合面90，以使每个密封构件86将接合面84中对应的一个和配合接合面90中对应的一个密封地接合。另外，承载壳体30可限定泵座96，泵座96可限定引入管道(intakeconduit)96和一个或多个输出管道98。引入管道96可与由承载壳体30限定的贮槽(sump)100以流体连通联接。贮槽100可被配置为保持用于润滑和/或冷却轴组件10的部分的润滑剂。输出管道98可用于将流体传送到轴组件10的各个部分，例如用以润滑和/或冷却那些部分和/或用以操纵离合器20。泵座96可位于任何所需的位置，诸如承载壳体30上在输入小齿轮14正对面的位置。

在提供的具体示例中，差速组件18是行星式差速组件，具有齿圈110、行星架112、多个行星齿轮114和恒星齿轮116。齿圈110可被固定地联接到齿圈16，以围绕第二轴线52共同旋转。在提供的具体示例中，齿圈110被焊接到齿圈16，但将理解，附加于或代替焊接，可以使用其它连接方式，如齿连接或者花键连接和/或多个紧固件。行星架112可包括架体和多个销124。架体可包括第一架板126和第二架板128，所述架板可具有大致环形的形状，并且可沿第二轴线52间隔开。第二架板128可限定多个输出花键齿130。每个销124可被固定地联接到第一架板126和第二架板128。每个行星齿轮114可被枢轴支撑(journallysupported)在销124中相关的一个上，并且可与齿圈110和恒星齿轮116两者啮合地接合。恒星齿轮116可固定地联接到心轴136，心轴136可在恒星齿轮116和离合器20之间传输旋转动力。心轴136可被接纳通过齿圈16以及形成在承载壳体30上的大致管状部分60中的中心孔138。心轴136可由一对轴承140支撑相对于大致管状部分60旋转，所述一对轴承140诸如滚柱轴承或滚针轴承，其可沿第二轴线52彼此间隔开。将理解，恒星齿轮116和行星架112可被认为是差速组件18的差速输出。

离合器20可以是任何类型的离合器，其被配置为在差速组件18和第一输出构件22之间选择性地传输旋转动力。在提供的具体示例中，离合器20是摩擦离合器，其包括第一离合器部分150、第二离合器部分152、离合器组合件(clutchpack)154和致动器156。

第一离合器部分150可被联接到心轴136的与恒星齿轮116相反的端部。第一离合器部分150可包括第一联接部分160、第二联接部分162以及在第一联接部分160和第二联接部分162之间沿径向方向延伸的第一径向延伸部分164。第一联接部分160可包括多个花键齿166，花键齿166可啮合地接合到形成在心轴136上的多个配合花键齿168。第一径向延伸部分164可与第一联接部分整体且一致地形成，并且可限定第一环状肩部170，环状止推轴承172可抵靠第一环状肩部170布置。环状止推轴承172可被设置在第一径向延伸部分164和形成在承载壳体30的端面178上的环形表面176之间。在提供的具体示例中，第二联接部分162是固定地联接(例如，焊接)到第一径向延伸部分164的分立部件。第二联接部分162可包括环状主体构件182和周向延伸凸缘186，其中环状主体构件182可被布置在形成在第一径向延伸部分164上的第二环状肩部184上。周向延伸凸缘186可限定多个第一离合器齿188。

第二离合器部分152可包括第三联接部分190、第四联接部分192以及在第三和第四联接部分190和192之间沿径向方向延伸的第二径向延伸部分194。第三联接部分190可包括周向延伸凸缘，该周向延伸凸缘可限定多个第二离合器齿200。第四联接部分192可包括多个花键齿202。如果需要，可形成穿过第一径向延伸部分164和/或第二径向延伸部分194和/或第三联接部分190的周向延伸凸缘的一个或多个孔隙206，以便于将润滑和/或冷却流体输送通过离合器20。

离合器组合件154可包括与多个第二离合器板222交错的多个第一离合器板220。第一离合器板220能够以任何所需的方式可旋转地联接到第一离合器部分150。类似地，第二离合器板222能够以任何所需的方式可旋转地联接到第二离合器部分152。在提供的具体示例中，第一离合器板220和第二离合器板222具有外花键齿和内花键齿，所述外花键齿和内花键齿分别配合接合第一离合器齿188和第二离合器齿200。

致动器156可包括施加板(applyplate)230、止推轴承232、气缸组件234、用于以预定的返回方向偏压施加板230的一个或多个弹簧236以及流体泵238。施加板230可以是环状结构，其可以非旋转地但可轴向滑动地联接到第二离合器部分152，并且可包括施加部分250、环状肩部252和一个或多个反应构件254。在提供的示例中，施加部分250包括可滑动地被接纳在第二离合器齿200上的多个孔隙，以便施加部分250可滑动地设置在第三联接部分190上。施加部分250配置为邻接离合器组合件154。反应构件254可从第三联接部分190径向向内延伸，并且可包括多个螺旋压缩盘簧的一个或多个弹簧236可被接纳在第二径向延伸部分194和反应构件254之间，以在沿第二轴线52背离第二径向延伸部分194的轴向方向上偏压施加板230。环状肩部252可被设置在施加板230的与离合器组合件154相反的一侧上。止推轴承232可位于或者被接纳在环状肩部252上。气缸组件234可包括气缸260和活塞262。气缸260可由形成在第一端盖64中的环形腔264限定。活塞262可包括环状结构266和一对密封件268a和268b，该对密封件被安装到环状结构266的外径表面(outsidediametricalsurface)和内径表面(insidediametricalsurface)，以在环状结构266和外气缸壁270及内气缸壁272之间分别形成各自的密封。流体泵238可以是任何类型的泵，诸如盖劳特泵，并且可被安装到承载壳体30上的泵座96。流体泵238可被配置为从贮槽100经由引入管道96引入流体，并且将加压流体输出到输出管道98，以将流体提供到轴组件10的所需区域。可选地，一个或多个输出管道98可被配置为将流体提供到轴组件10的所选区域，以便流体润滑和/或冷却所需区域。至少一个输出管道98被配置为将加压流体供给到气缸组件234(即，当流体泵238工作时)，以沿可与预定返回方向相反的预定施加方向驱动活塞262。本领域技术人员将理解，活塞262在预定施加方向上的移动导致施加板230沿第二轴线52朝向第二离合器部分152的第二径向延伸部分194相应的移动，由此压缩离合器组合件154，以便旋转动力可被传输通过离合器20。本领域技术人员还将理解，当流体泵238未供给加压流体并且活塞262和气缸260之间的容积中的流体压力已经下降到低于预定流体压力时，由至少一个弹簧236产生且被施加到施加板230的偏压力可被配置为以预定返回方向驱动施加板230和活塞262。活塞262和气缸260之间的容积中流体压力的下降的原因可能是控制阀(未示出)打开而从该容积中泄放流体、流体从该容积泄露和/或流体泵238反转而经由至少一个输出管道98从该容积抽出流体。泵座96可被配置为沿横向(例如，正交)于第一轴线36和第二轴线52的泵轴线300定向流体泵238的旋转元件，诸如盖劳特泵的内转子。在提供的示例中，流体泵238由电动马达302驱动，电动马达302具有与泵轴线300一致定向的输出轴304。以此方式的构造在某些情况下可能是需要的，因为流体泵238和电动马达302部分地由轴壳组件12(包括承载壳体30)的部分遮蔽。

第一输出构件22和第二输出构件24在结构上可大致类似。第一输出构件22可以是具有多个花键齿320、配合轴承座322、密封表面324和第二轴承座326的轴状结构。花键齿320可以配合接合到第二离合器部分152上的第四联接部分192的花键齿202。第一输出构件22的花键齿320与第四联接部分192的花键齿202的接合能够将第二离合器部分152和第一输出构件22联接到彼此，以围绕第二轴线52共同旋转。配合轴承座322可接纳设置在第一输出构件22和第一端盖64之间的轴承78，以支撑第一输出构件22相对于第一端盖64围绕第二轴线52旋转。轴承78可被设置在肩部330和第一保持元件332之间，肩部330可将配合轴承座322和密封表面324分离，第一保持元件332诸如是外扣环，其可轴向联接到第一输出构件22。密封表面324可以是周向延伸表面，密封件80的一个或多个密封元件(例如，密封唇)可抵靠该周向延伸表面密封接合。诸如外扣环的第二保持元件336可轴向联接到第一输出构件22的花键齿320，以限制第一输出构件22沿第二轴线52在背离承载壳体30的方向上的运动。轴承340可被设置在心轴136和第二轴承座326之间，以进一步且直接地支撑第一输出构件22相对于第一端盖64围绕第二轴线52旋转。在提供的示例中，轴承340是一种滚柱轴承，诸如滚针轴承，但本领域普通技术人员将理解，轴承340能够以不同方式构造。如果需要，第二轴承座326的直径可相对于第一轴承座322减小，以有助于减小轴组件10的各部件的尺寸，包括轴承340和心轴136。肩部350和352可被形成在第一输出构件22和心轴136上，以限制轴承340的相对轴向运动。

第二输出构件24可以是具有多个花键齿420、配合轴承座422、密封表面424和第二轴承座426的轴状结构。第二输出构件24的花键齿420可配合接合到差速组件18的行星架112的花键齿130。第二输出构件24的花键齿420与行星架112的花键齿130的接合可将行星架112和第二输出构件24联接到彼此，以围绕第二轴线52共同旋转。配合轴承座422可接纳设置在第二输出构件24和第二端盖66之间的轴承78，以支撑第二输出构件24相对于第二端盖66围绕第二轴线52旋转。轴承78可被设置在肩部430和第一保持元件432之间，肩部430可将配合轴承座422和密封表面424分离，第一保持元件432诸如是外扣环，其可轴向联接到第二输出构件24。密封表面424可以是周向延伸表面，密封件80的一个或多个密封元件(例如，密封唇)可抵靠该周向延伸表面密封接合。第二保持元件436诸如是外扣环，可轴向联接到第二输出构件24的花键齿420，以限制第二输出构件24沿着第二轴线52在背离承载壳体30的方向上的运动。轴承440可被设置在心轴136和第二轴承座426之间，以进一步支撑第一输出构件22围绕第二轴线52旋转。在提供的示例中，轴承440是一种滚柱轴承，诸如滚针轴承，但本领域普通技术人员将理解，轴承440能够以不同方式构造。如果需要，第二轴承座426的直径可相对于第一轴承座424减小，以有助于减小包括轴承440和心轴136的轴组件10的各部件尺寸。肩部450和452可被形成在第二输出构件24和心轴136上，以限制轴承440的相对轴向运动。

参考图3，根据本公开教导构造的第二轴组件总体上以附图标记10’表示。轴组件10’总体类似于图1的轴组件10，不同之处在于离合器20’以及其已在轴壳组件12’中沿第二轴线52对称形成为一体。在这方面，与致动器156’关联的气缸260’可由承载壳体30’限定，第四联接部分192’的花键齿202可与心轴136的花键齿168啮合地接合，第一联接部分160’的花键齿168可与第一输出构件22的花键齿320啮合地接合，并且环状止推轴承172可被设置在第一径向延伸部分164和形成在第一端盖64’的端面上的环形表面176’之间。另外，第一端盖64’和第二端盖66’的配置可以改变，以修改第一端盖64’和第二端盖66’密封并固定地联接到承载壳体30’的方式。在这方面，第一端盖64’和第二端盖66’中的每个均限定安装有O形密封件502的密封肩部500。每个密封肩部500被配合接纳在承载壳体30’的轴向端中的关联孔506中，承载壳体30’的该轴向端限定对应的配合密封肩部508，以便O形密封件502被密封地接合到外周向延伸壁510和内周向延伸壁512，其中外周向延伸壁510和内周向延伸壁512分别形成在承载壳体30’上和第一端盖64’及第二端盖66’中的一个上，并且该O形密封件502被轴向设置在形成于承载壳体30’和第一端盖64’及第二端盖66’中的一个上的肩部壁514和516之间。固定构件520，诸如内扣环，可被接纳在形成于孔506中的限定配合密封肩部524的凹槽522中，并且可抵靠第一端盖64’及第二端盖66’的外部横向侧。

前面实施例的描述仅为示例和说明的目的提供。并不是旨在穷举或限制本公开。具体实施例的各个元件或特征通常不受限于该具体实施例，而在适用情况下是可互换的，并且可被用在所选的实施例中，即使该实施例并未具体示出或描述。所述实施例也可以许多方式改变。这样的改变不应被视为背离本公开，并且所有这种修改都旨在被包括在本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种轴组件，包括：

轴壳组件，所述轴壳组件具有承载壳体和安装到所述承载壳体的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖与所述承载壳体协同以限定差速腔，所述第二端盖与所述承载壳体协同以限定离合器腔；

延伸到所述差速腔中的输入小齿轮；

齿圈，所述齿圈在所述差速腔中并且与所述输入小齿轮啮合地接合，所述齿圈由四点角接触轴承支撑以围绕第二轴线旋转；

差速组件，所述差速组件被接纳在所述差速腔中并且被配置为接收来自所述齿圈的旋转动力，所述差速组件具有第一差速输出和第二差速输出；

离合器，所述离合器具有第一离合器构件和第二离合器构件，所述离合器被配置为在所述第一离合器构件和所述第二离合器构件之间选择性地传输旋转动力，所述离合器被接纳在所述离合器腔中；

心轴，所述心轴将所述第一差速输出与所述第一离合器构件驱动地联接，所述心轴被接纳通过承载壳体的管状部分；和

第一输出构件和第二输出构件，所述第一输出构件被联接以随着所述第一差速输出旋转，所述第二输出构件被联接以随着所述第二离合器构件旋转。

2.根据权利要求1所述的轴组件，其中所述离合器是摩擦离合器，并且进一步包括具有多个第一离合器板和多个第二离合器板的离合器组合件，所述第一离合器板联接到所述第一离合器构件用于共同旋转，所述第二离合器板联接到所述第二离合器构件用于共同旋转，所述第一离合器板与所述第二离合器板交错布置。

3.根据权利要求2所述的轴组件，其中所述离合器进一步包括施加板和活塞组件，所述施加板抵靠所述离合器组合件的轴向端，所述活塞组件被配置为选择性地使所述施加板在第一预定方向上平移。

4.根据权利要求3所述的轴组件，其中所述离合器进一步包括流体泵，所述流体泵被安装到所述轴壳组件，并且被配置为将加压流体供给到气缸组件以使所述施加板在所述第一预定方向上平移。

5.根据权利要求4所述的轴组件，其中所述流体泵是可逆的，用以从所述气缸组件抽出流体以使所述施加板在与所述第一预定方向相反的第二预定方向上平移。

6.根据权利要求3所述的轴组件，其中所述离合器进一步包括至少一个偏压弹簧，该偏压弹簧被配置为在预定的轴向方向上相对于所述承载壳体推进所述施加板。

7.根据权利要求3所述的轴组件，其中所述气缸组件的气缸具有由所述第二端盖限定的壁构件。

8.根据权利要求3所述的轴组件，其中所述气缸组件的气缸具有由所述承载壳体限定的壁构件。

9.根据权利要求1所述的轴组件，其中所述四点角接触轴承被安装在所述承载壳体的所述管状部分上。

10.根据权利要求9所述的轴组件，其中螺母被旋接到所述管状部分上，以对所述四点角接触轴承预加载。

11.根据权利要求1所述的轴组件，其中所述差速组件包括行星齿轮变速器。

12.根据权利要求11所述的轴组件，其中所述行星齿轮变速器包括行星架和恒星齿轮，并且其中所述行星架和所述恒星齿轮中的一个能够旋转地联接到所述心轴。

13.根据权利要求1所述的轴组件，其中一对轴承支撑所述心轴在所述承载壳体的管状部分内旋转。

14.根据权利要求13所述的轴组件，其中所述一对轴承包括滚柱轴承。

15.根据权利要求1所述的轴组件，其中所述第一输出构件和第二输出构件中的每个具有内侧轴杆部分，该内侧轴杆部分由设置在所述内侧轴杆部分和所述心轴之间的轴承支撑旋转。

16.根据权利要求15所述的轴组件，其中设置在所述内侧轴杆部分和所述心轴之间的所述轴承是滚柱轴承。

17.根据权利要求15所述的轴组件，其中第一轴承被直接安装到所述第一端盖和所述第一输出构件以支撑所述第一输出构件相对于所述轴壳组件旋转，其中第二轴承被直接安装到所述第二端盖和所述第二输出构件以支撑所述第二输出构件相对于所述轴壳组件旋转。

18.根据权利要求17所述的轴组件，进一步包括一对轴封，每个所述轴封被安装到所述第一端盖和第二端盖中相关的一个，并且密封接合到所述第一输出构件和第二输出构件中相关的一个。

19.根据权利要求1所述的轴组件，其中所述第一端盖被接纳在形成于所述承载壳体中的第一孔中。

20.根据权利要求19所述的轴组件，其中所述第二端盖被接纳在形成于所述承载壳体中的第二孔中。