CN106246860A - 车辆差速器总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆差速器总成。所述差速器总成包括转动地耦接至差速器壳体的差速器箱。差速器齿轮组转动地耦接至所述差速器箱。环形齿轮转动地耦接至所述差速器箱。断开构件可操作地耦接在所述环形齿轮与所述差速器箱之间。具有扭矩传递构件的断开构件能够在耦接位置与分离位置之间移动，其中当所述扭矩传递构件处于耦接位置时，所述环形齿轮转动地耦接至所述差速器箱。

Description

车辆差速器总成

技术领域

本发明涉及车辆差速器总成，并且更具体地涉及被配置成选择性地从电源断开的差速器总成。

背景技术

诸如汽车和卡车的车辆例如包括有时被俗称为驱动模块的差速器和轮轴总成。该总成通过传动轴连接至车辆发动机。传动轴将车辆发动机所产生的转动能(扭矩)传递至差速器和轮轴总成，差速器和轮轴总成继而将转动能传递至车轮。在后轮驱动车辆中，传动轴将差速器和轮轴总成直接耦接至车辆的变速器。在全轮或四轮驱动车辆中，还可以包括额外部件，例如诸如动力输出单元。

在扭矩被传递至前轮和后轮两者的全轮驱动型车辆中，有时期望将一组车轮从发动机断开以提高燃料效率和车辆性能。典型地，以使得至少一个车轮轴与差速器和轮轴总成分开的方式将断开构件耦接至前差速器总成。尽管这在从车轮去除扭矩方面是有效的，但差速器总成内的差速器传动装置继续转动。致动断开构件时差速器传动装置的转动导致齿轮搅油损失以及部件的不期望的磨损。

因此，期望提供一种具有用于减少损失和提高效率的断开的差速器和轮轴总成。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种车辆差速器总成。所述差速器总成包括差速器壳体和转动地耦接至所述差速器壳体的差速器箱。差速器齿轮组转动地耦接至所述差速器箱。环形齿轮转动地耦接至所述差速器箱。断开构件可操作地耦接在所述环形齿轮和所述差速器箱之间，所述断开构件具有能够在耦接位置和分离位置之间移动的扭矩传递构件，其中当所述扭矩传递构件处于所述耦接位置时，所述环形齿轮转动地耦接至所述差速器箱。

在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种利用车辆差速器总成选择性地传递扭矩的方法。该方法包括提供差速器壳体。差速器箱转动地耦接至所述差速器壳体。差速器齿轮组转动地耦接至所述差速器箱。环形齿轮转动地耦接至所述差速器箱。断开构件在耦接位置与分离位置之间移动，所述断开构件被设置在所述环形齿轮和所述差速器箱之间。当处于耦接位置时，从所述环形齿轮向所述差速器箱传递扭矩。当处于分离位置时，停止从所述环形齿轮向所述差速器箱传递扭矩。

在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种车辆。该车辆具有被配置成传递扭矩的发动机。提供了一种具有小齿轮的差速器壳体，可操作地耦接所述小齿轮以从所述发动机接收扭矩。差速器箱转动地耦接至所述差速器壳体。差速器齿轮组转动地耦接至所述差速器箱。环形齿轮被设置在所述差速器壳体内并转动地耦接至所述差速器箱，所述环形齿轮可操作地耦接至所述小齿轮。断开构件可操作地耦接在所述环形齿轮与所述差速器箱之间。所述断开构件具有在耦接位置和分离位置之间可移动的扭矩传递构件，其中当所述扭矩传递构件处于所述耦接位置时，所述环形齿轮转动地耦接至所述差速器箱。当所述断开构件处于所述耦接位置时，耦接至少一个轮轴以从所述差速器齿轮组接收扭矩。

结合附图，根据本发明的以下详细描述能够容易地理解本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

在以下实施例的详细描述中仅以示例的方式呈现了其它特征、优点和细节，详细描述参照以下附图，其中：

图1是根据本发明实施例的具有差速器壳体和轮轴总成的车辆的顶部示意图；

图2是根据本发明实施例的去除了后盖的差速器总成的后视图；

图3是根据本发明实施例的差速器总成的一部分的示意图；

图4是根据本发明的另一实施例的差速器总成的一部分的示意图，其中差速器箱和环形齿轮处于解锁位置；以及

图5是图4的差速器总成的一部分的示意图，其中差速器箱和环形齿轮处于锁定位置。

具体实施方式

以下的描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开内容、其应用或者用途。应该理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

根据本发明的实施例，图1示出了具有差速器总成22的车辆20。差速器总成22有时可以被称为后驱动模块。应该理解，车辆20可以是例如汽车、卡车、货车或移动型多用途车。在本文中使用时，术语“车辆”并不仅限于汽车、卡车、货车或移动型多用途车，而是还可以包括适于运输负荷的任何自推进或牵引运输工具。车辆20可以包括发动机24，例如诸如以汽油或柴油为燃料的内燃机。发动机24可以进一步为例如组合内燃机与电动机的混合型发动机。发动机24和差速器总成22耦接至机架或其它底盘结构26。发动机24通过变速器28和传动轴30耦接至后差速器总成22。变速器28可以被配置成降低转速并增大发动机输出的扭矩。该经修改的输出随后经由传动轴30被传递至差速器总成22。后差速器总成22将来自传动轴30的输出扭矩经由轮轴36传递通过差速齿轮组32至一对从动轮34。

差速齿轮组32被布置在差速器壳体42内。差速齿轮组32经由用于将扭矩传递至环形齿轮44的小齿轮40接收来自传动轴30的输出。小齿轮40包括通过法兰46耦接至传动轴30的轴。差速齿轮组32被一对差速器轴承支撑以在壳体42内转动。差速齿轮组32包括被布置在壳体42内的侧齿轮38，侧齿轮38耦接至并支撑轮轴36的一端。采用花键连接可以实现转动部件的耦接，例如，诸如法兰46耦接至小齿轮40或者侧齿轮38耦接至轮轴36。

在一个实施例中，各轮轴36延伸到轴管54中。轴管54包括在其长度上延伸的中空内部。在轴管54的一端处安装有轴承56以支撑轮轴36的邻近从动轮34的一端。轴封57位于轴承56与从动轮34之间。车轮安装法兰58耦接至轮轴36的邻近轴承56的一端。法兰58提供用于安装从动轮34的接口。

车辆24还包括被布置在发动机24附近的第二组车轮60。在一个实施例中，第二组车轮60还被配置成接收来自发动机24的输出。这有时被称为四轮或全轮驱动配置。在该实施例中，车辆20可以包括在前后从动轮34、60之间分配来自变速器28的输出的分动箱62。分动箱62将部分输出传递至前差速器总成64，前差速器总成64可以包括诸如差速齿轮组66的附加部件以及用于将该输出传递至车轮60的轮轴68。

如下文将要更加详细讨论的，前差速器总成64可以包括允许将来自发动机24的扭矩选择性地施加至车轮60的断开布置。应理解，尽管本文的实施例可以参照前差速器总成64描述断开布置，但请求保护的本发明不应如此限制。在其它实施例中，断开布置可以被包含在后差速器总成22中。

现在参照图2，示出了示例性的前差速器总成64。差速器总成64例如包括诸如通过安装臂72被安装至车辆机架或底盘结构的一个或多个位置上的壳体70。经由分动箱62耦接至车辆动力源(诸如发动机23)的小齿轮74例如延伸通过壳体70。小齿轮74在一端上包括与环形齿轮76啮合的齿轮。在壳体70内还设置有包含差速齿轮组66的差速器箱80。

差速器箱80通过轴承82，84安装以相对于壳体70转动。环形齿轮76通过至少一个轴承76安装以相对于差速器箱80转动。在一个实施例中，如本领域已知的，轴承82，84还支撑耦接至差速齿轮组66的侧齿轮的轮轴68。

环形齿轮76通过断开构件81耦接至差速器箱80。断开构件81包括被配置成选择性地耦接及解耦环形齿轮76与差速器箱80的扭矩传递构件。应理解，在环形齿轮76耦接至差速器箱80的情况下，在经由小齿轮74施加了扭矩时，差速器箱80将会通过环形齿轮76而转动。继而，差速齿轮组66使轮轴68转动，以向前轮60提供扭矩。当断开构件81处于分离位置时，环形齿轮76与差速器箱80分离并且基本上没有扭矩被传递至差速器箱80，并且车轮60自由转动。当断开构件81处于分离状态时，环形齿轮76因来自小齿轮74的扭矩可以继续转动。

应当理解，当断开构件81处于分离位置时，这带来了如下优点：齿轮66不转动并且基本上避免了搅油损失。由断开构件81实现的耦接状态与分离状态之间的变化可以响应于手动操作者动作(例如，改变为四轮模式)，或者可以例如响应于预定运行条件通过车辆控制系统自动地进行。

现在参照图3，示出了断开构件81的具有摩擦离合器84的实施例。在该实施例中，摩擦离合器84包括耦接至差速器箱80的至少一个第一构件(诸如，压板86)以及耦接至环形齿轮76的至少一个第二构件(诸如，离合器板88)。在一个实施例中，第一和第二构件各自可以包括多个板。板86、88可以由板86、88彼此接触时在这些板之间防止或仅允许有限滑动的适合材料(例如诸如复合有机树脂或陶瓷材料)制成。应理解，在摩擦离合器84处可包括其它部件，例如诸如分离轴承。

摩擦离合器84还包括致动器90。致动器90为耦接至压板86并被配置成使得压板86在耦接和分离位置之间移动的适合装置，例如诸如机电螺线管、液压马达或电动机。应理解，虽然本文的实施例将致动器90描述为耦接至压板86，但要求保护的本发明不应如此受限并且在其它实施例中，致动器90耦接至板88。

在运行期间，差速器总成可以被选择性地配置成传递或不传递扭矩。为了向前轮60提供扭矩，致动器90使得板86从分离位置移动到耦接位置，其中，板86压靠板88以使得在板86、88之间由于摩擦力而存在较小程度滑动或不存在滑动。板88随着板86转动，以将扭矩施加至差速器箱80并且由此施加至车轮60。当不再需要将扭矩施加至前轮60时，致动器90使得板86从板88移开以分离板86、88并且使得差速器箱80与环形齿轮76分离。

现在参照图4，示出了具有花键连接92的另一断开构件80。在该实施例中，环形齿轮76包括具有花键96的圆柱形部分94。类似地，差速器箱80包括具有花键100的圆柱形部分98。花键为凸起或键槽构件，其从圆柱形部分94、98向外延伸并且被设置成啮合相邻构件中的对应槽。当花键啮合在槽中时，这两个构件转动地耦接。在一个实施例中，花键96和花键100具有相同的形状。花键96、100可以具有任何合适的形状并且围绕圆柱形部分94、98的外周可以设置多个花键。

花键连接92进一步包括锁环102。锁环102为围绕圆柱形部分94、98的外周延伸的环形构件。锁环102能够在分离位置(图4)和耦接位置(图5)之间移动，其中，锁环102被定位成跨越差速器箱80和环形齿轮76之间的间隙104。当处于耦接位置时，差速器箱80和环形齿轮76转动地耦接。锁环102包括花键106，花键106的尺寸和形状被配置成对应于花键96、100。应理解，虽然图4和5的实施例将花键96、100示为阳型键槽而将花键106示为阴型键槽，但要求保护的本发明不应限于此且在其它实施例中可以颠倒该配置。

花键连接92还包括耦接至锁环102的致动器108。致动器108被配置成使得锁环102从分离位置(在图4中以实线示出)移动至耦接位置(在图4中以虚线示出)。应理解，虽然锁环102被示出为在处于分离位置时位于环形齿轮76上，但要求保护的本发明并不限于此。在其它实施例中，在处于分离位置时锁环102可以位于差速器箱80上。

在运行中，为了向前轮60施加扭矩，启动致动器108并且使得锁环102从分离位置移动至耦接位置。当移动到耦接位置时，锁环102的花键106与环形齿轮76的花键96和差速器箱80的花键100啮合。这样，差速器箱80和环形齿轮76变得通过锁环102而转动地锁定，并且通过相应的花键96、100、106来传递扭矩。当不再需要向前轮60施加扭矩时，致动器108使得锁环102从耦接至分离位置移动至转动地断开环形齿轮76和差速器箱80。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但所属技术领域的技术人员将理解，在不背离本发明范围的情况下可以进行各种改变并且等同物可以有替代其元件。此外，可做出多种变型，以使得特定的情况或材料适用于本发明的教示，而不会背离本发明的实质范围。因此，本发明不限于所公开的具体实施例，而是本发明将包括所有落在本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种车辆差速器总成，包括：

差速器壳体；

差速器箱，其转动地耦接至所述差速器壳体；

差速器齿轮组，其转动地耦接至所述差速器箱；

环形齿轮，其转动地耦接至所述差速器箱；以及

断开构件，其可操作地耦接在所述环形齿轮和所述差速器箱之间，所述断开构件具有能够在耦接位置和分离位置之间移动的扭矩传递构件，其中，当所述扭矩传递构件处于所述耦接位置时，所述环形齿轮转动地耦接至所述差速器箱。

2.根据权利要求1所述的车辆差速器总成，其中，所述断开构件进一步包括致动器，所述致动器可操作地耦接以使得所述扭矩传递构件在所述耦接位置和所述分离位置之间移动。

3.根据权利要求2所述的车辆差速器总成，其中，所述扭矩传递构件包括可操作地耦接至所述环形齿轮的第一板和可操作地耦接至所述差速器箱的第二板，所述第一板和所述第二板之一能够在所述耦接位置与所述分离位置之间移动，当处于所述耦接位置时，所述第一板和所述第二板相互接触以在它们之间传递扭矩。

4.根据权利要求3所述的车辆差速器总成，其中，所述第一板由多个第一板组成并且所述第二板由多个第二板组成。

5.根据权利要求1所述的车辆差速器总成，其中，所述扭矩传递构件包括可操作地耦接至所述环形齿轮和所述差速器箱的环状锁环，所述锁环能够在耦接位置与分离位置之间移动，所述锁环被配置成在处于所述耦接位置时在所述环形齿轮与所述差速器箱之间传递扭矩。

6.根据权利要求5所述的车辆差速器总成，其中：

所述环形齿轮包括第一花键部；

所述差速器箱具有第二花键部；以及

所述锁环具有第三花键部，所述第三花键部的大小和形状被配置成与所述第一花键部和第二花键部耦接。

7.一种利用车辆差速器总成选择性地传递扭矩的方法，所述方法包括：

提供差速器壳体；

将差速器箱转动地耦接至所述差速器壳体；

将差速器齿轮组转动地耦接至所述差速器箱；

将环形齿轮转动地耦接至所述差速器箱；

使断开构件在耦接位置与分离位置之间移动，所述断开构件被设置在所述环形齿轮与所述差速器箱之间；

在处于所述耦接位置时，将扭矩从所述环形齿轮传递至所述差速器箱；以及

在处于所述分离位置时，停止从所述环形齿轮向所述差速器箱传递扭矩。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括启动致动器以使所述断开构件在所述耦接位置与所述分离位置之间移动。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，使所述断开构件移动的步骤包括使第一板移动成与第二板接触以在它们之间传递扭矩，所述第一板耦接至所述环形齿轮和所述差速器箱之一并且所述第二板耦接至所述环形齿轮和所述差速器箱中的另一个。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，使所述断开构件移动的步骤包括使锁环移动，在处于所述分离位置时，所述锁环耦接至所述环形齿轮和所述差速器箱之一，并且在处于所述耦接位置时，所述锁环耦接至所述环形齿轮和所述差速器箱两者。