CN107061534A - 爪形离合器和差速齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供爪形离合器和差速齿轮。爪形离合器包括：第一旋转构件(2)；第二旋转构件(31)；离合器构件(5)；和按压机构(10)。离合器构件(5)包括：啮合部(52)，该啮合部(52)与第二旋转构件(31)啮合；可接合部(53)，该可接合部(53)与设置在第一旋转构件(2)中的被接合部周向地接合；和凸轮表面，该凸轮表面被构造成通过相对于第一旋转构件(2)的相对旋转而在旋转轴线的方向上产生凸轮推力。当离合器构件(5)移动时，通过凸轮推力加深与第二旋转构件(31)的啮合的深度，然后可接合部(53)与被接合部接合，使得离合器构件(5)从第一旋转构件(2)接收扭矩。

Description

爪形离合器和差速齿轮

技术领域

本发明涉及一种通过啮合在旋转构件之间传递扭矩的爪形离合器，并且涉及一种包括该爪形离合器的差速齿轮。

背景技术

一些允许车辆的左右车轮之间的差速作用并且将驱动力分配到左右车轮的差速装置(差速齿轮)包括爪形离合器，该爪形离合器限制相对于彼此可旋转的旋转构件之间的差速作用(例如，参见日本专利申请公布特开2003-322240(JP2003-322240A)、日本专利申请公布特开2008-95711(JP2008-95711A))。

JP2003-322240A中描述的差速装置放置在四轮驱动车辆的前轮侧上，并且包括可相对于彼此旋转的外差速器壳和内差速器壳。环形齿轮固定到外差速器壳的外周，并且小齿轮轴固定到内差速器壳。一对小齿轮和一对侧齿轮存储在内差速器壳内，所述一对小齿轮由小齿轮轴可枢转地支撑，所述一对侧齿轮与所述一对小齿轮啮合并且它们的齿轮轴线成直角。

当操作爪形离合器时，内差速器壳与外差速器壳之间的相对旋转被限制，并且当不操作爪形离合器时，允许相对旋转。爪形离合器包括：柱塞，在接收到电磁线圈的磁力时，该柱塞轴向地移动；以及被柱塞按压的离合器构件。该离合器构件一体地包括多个扇形腿部和多个啮合齿，所述多个啮合齿与内差速器壳啮合，并且该离合器构件被复位弹簧在与内差速器壳分离的方向上偏压。离合器构件的多个扇形腿部被插入外差速器壳的相应扇形孔中。扇形腿部的周向端表面和扇形孔的与所述周向端表面相对的边缘相对于轴线方向彼此平行地倾斜。利用该构造，外部差速器壳的扇形孔和离合器构件的扇形腿部构成凸轮机构，并且由于凸轮机构的推力，离合器构件接收在与内部差速器壳啮合的方向上的按压力。

JP 2008-95711A中描述的差速装置包括：盘状环形齿轮，其具有插入孔，车轴穿过该插入孔；差速器壳，其固定到环形齿轮的侧面；以及一对小齿轮和一对侧齿轮，它们存储在差速器壳中。此外，作为限制环形齿轮和差速器壳相对于一个侧齿轮的相对旋转的构造，JP2008-95711A中描述的差速装置包括：具有马达的致动器；叉形操作金属配件，其通过所述致动器轴向地移动；环形差速锁定滑动件，其与操作金属配件一起轴向地移动；离合器构件，其经由设置在离合器构件与差速锁定滑动件之间的按压弹簧从操作金属配件接收操作力；以及多个球形构件，其设置在环形齿轮的本体部分与离合器构件之间。球形构件部分地储存在环形齿轮的本体部分中设置的碗形凹进部中并且还部分地储存在离合器构件中设置的碗形凹进部中。球凸轮机构由环形齿轮和离合器构件构成。

离合器构件通过放置在离合器构件和差速器壳的弹簧接收部之间的复位弹簧在与一个侧齿轮分离的方向上被偏压。此外，离合器构件一体地包括多个啮合齿和多个锁定销，所述多个啮合齿与一个侧齿轮啮合，所述多个锁定销分别插入到设置在环形齿轮中的多个操作孔中。锁定销的末端可滑动地装配在差速锁定滑动件的销孔中。当操作金属配件由于通过电动马达的正常旋转的致动器的操作而轴向地移动时，离合器构件通过按压弹簧压靠侧齿轮，并且球凸轮机构由于离合器构件和环形齿轮之间的相对旋转而工作。然后，离合器构件通过球凸轮机构的推力更强地压在侧齿轮上，使得离合器构件的多个啮合齿与侧齿轮啮合。

这样，在JP 2008-95711A中描述的差速装置中，由于电动马达的正常旋转，离合器构件经由差速锁定滑动件和按压弹簧压靠在一个侧齿轮上，并且球凸轮机构操作使得离合器构件与所述一个侧齿轮啮合。此外，当电动马达反转时，离合器构件与所述一个侧齿轮分离，使得离合器构件从所述一个侧齿轮脱离。

发明内容

在JP2003-322240A中描述的差速装置中，离合器构件的扇形腿部中的周向端面的倾斜角小。因此，为了向离合器构件施加足以使离合器构件与内差速器壳啮合的按压力，需要使用能够产生大磁力的电磁线圈。另外，在增大扇形腿部的周向端面的倾斜角的情况下，需要增大复位弹簧的偏压力以使离合器构件从内部差速器壳脱离。为了克服偏压力移动柱塞，还需要使用能够产生大磁力的电磁线圈。因此，在如在JP2003-322240A中所描述的那样构成的差速装置中，需要使用能够产生大磁力的电磁线圈，这使装置大型化，并且增加功率消耗。

此外，在JP2008-95711A中所描述的差速装置中，叉形操作金属配件通过包括能够执行正向旋转和反向旋转的电动马达的致动器而轴向地移动。这增大了装置的尺寸并且增加了部件的数目，这导致成本的增加。此外，球凸轮机构的推力用于使环形齿轮与差速器壳轴向分离。因此，需要增加环形齿轮和差速器壳的强度，这也增大了装置的尺寸。

考虑到差速装置的上述问题，本发明的发明人设想了这样的想法，即通过以下构造可以减少这些问题，所述构造即：离合器构件通过凸轮机构的推力与旋转构件啮合，并且在离合器构件与旋转构件啮合之后，凸轮机构的推力被限制。

本发明提供一种可以小型化的爪形离合器和包括爪形离合器的差速齿轮。

根据本发明的第一方面的爪形离合器包括：第一旋转构件；第二旋转构件，所述第二旋转构件被放置成能够相对于第一旋转构件绕公共旋转轴线旋转；离合器构件，其被构造成在第一旋转构件和第二旋转构件之间传递扭矩；以及按压机构，其被构造成在旋转轴线的方向上按压并移动离合器构件。离合器构件包括：啮合部，该啮合部由于向旋转轴线方向的移动而与第二旋转构件啮合；可接合部，该可接合部与设置在第一旋转构件中的被接合部周向地接合；以及凸轮表面，该凸轮表面被构造成通过相对于第一旋转构件的相对旋转而在旋转轴线的方向上产生凸轮推力。当离合器构件在与第二旋转构件啮合的方向上移动时，通过凸轮推力加深与第二旋转构件的啮合的深度，然后可接合部与被接合部接合，使得离合器构件从第一旋转构件接收扭矩。

此外，根据本发明的第二方面的差速齿轮包括：爪形离合器；和第三旋转构件，该第三旋转构件能够相对于第一旋转构件和第二旋转构件绕旋转轴线旋转。在离合器构件的啮合部不与第二旋转构件啮合的状态下，在允许第二旋转构件和第三旋转构件之间的差速作用的同时，输入到第一旋转构件的扭矩被分配到第二旋转构件和第三旋转构件。当离合器构件的啮合部与第二旋转构件啮合时，第一旋转构件相对于第二旋转构件和第三旋转构件的差速作用被限制。

根据上述方面，能够减小爪形离合器和差速齿轮的尺寸。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1是表示本发明的实施例的差速齿轮的示例性构造的截面图；

图2是差速齿轮的分解透视图；

图3A是构成差速齿轮的按压机构的离合器构件的透视图；

图3B是构成差速齿轮的按压机构的离合器构件的透视图；

图4A是以放大方式示出差速齿轮的一部分的截面图；

图4B是以放大方式示出差速齿轮的一部分的截面图；

图5A是示意性示出凸轮机构的操作的说明图；

图5B是示意性示出凸轮机构的操作的说明图；并且

图5C是示意性示出凸轮机构的操作的说明图。

具体实施方式

将参照图1至5C描述本发明的实施例。注意，下面描述的实施例示出执行本发明的一个优选具体示例。存在具体地例证在技术上优选的各种技术事项的一些部件，但是本发明的技术范围不限于这些具体示例。

图1是示出根据本发明的实施例的差速齿轮的示例性构造的截面图。图2是差速齿轮的分解透视图。图3A和图3B是构成差速齿轮的按压机构的离合器构件的透视图。图4A和图4B是各自以放大的方式示出差速齿轮的一部分的截面图。

差速齿轮1用于在允许一对输出轴之间的差速作用的同时分配用于车辆的驱动源的驱动力。驱动源由发动机或电动马达构成。更具体地，根据本实施例的差速齿轮1用作例如差速装置，该差速装置用于将驱动源的驱动力分配到左右车轮，并且将输入其中的驱动力分配到作为一对输出轴的右驱动轴和左驱动轴。注意，在以下描述中，为了方便起见，图1的右侧和左侧可以仅称为“右侧”和“左侧”，但是在差速齿轮设置在车辆中的状态下，这里的“右侧”和“左侧”不一定限制车辆宽度方向上的右和左。

差速齿轮1包括：差速器壳2；存储在差速器壳2中的第一侧齿轮31和第二侧齿轮32；多个(在本实施例中为5个)小齿轮组40，每一个小齿轮组被构造成使得第一小齿轮41和第二小齿轮42彼此啮合；离合器构件5，该离合器构件5能够在差速器壳2与第一侧齿轮31之间传递扭矩；以及按压机构10，该按压机构10对离合器构件5提供推动压力。差速器壳2、第一侧齿轮31、离合器构件5以及按压机构10构成爪形离合器11。

第一侧齿轮31放置在右侧上，并且第二侧齿轮32放置在左侧上。第一侧齿轮31和第二侧齿轮32具有圆筒形状。在第一侧齿轮31的内周表面上设置有花键部310，一个输出轴以相对不可旋转的方式连接到该花键部310，并且在第二侧齿轮32的内周表面上设置有花键部320，另一个输出轴以相对不可旋转的方式连接到该花键部320。

差速器壳2、第一侧齿轮31和第二侧齿轮32被放置成能够相对于彼此围绕共同的旋转轴线O旋转。在下文中，将与旋转轴线O平行的方向称为轴向方向。

差速器壳2用作输入旋转构件，驱动源的驱动力输入到该输入旋转构件中，并且第一侧齿轮31和第二侧齿轮32分别用作第一输出齿轮和第二输出齿轮。用于可旋转地保持每一个小齿轮组40的第一小齿轮41和第二小齿轮42的多个保持孔20设置在差速器壳2中。第一小齿轮41和第二小齿轮42围绕旋转轴线O公转，并且可在相应的保持孔20中自转，其它们各自的中心轴线被视为它们的旋转轴线。

第一侧齿轮31和第二侧齿轮32具有共同的外径，并且由多个螺旋齿构成的齿轮部311、321设置在相应的外周表面上。中心垫圈81放置在第一侧齿轮31和第二侧齿轮32之间。此外，侧垫圈82放置在第一侧齿轮31的右侧上，侧垫圈83放置在第二侧齿轮32的左侧上。

第一小齿轮41一体地包括长齿轮部411、短齿轮部412和用于在轴向方向上连接长齿轮部411与短齿轮部412的连接部分413。类似地，第二小齿轮42一体地包括长齿轮部421、短齿轮部422和用于在轴向方向上连接长齿轮部421和短齿轮部422的连接部423。

第一小齿轮41被构造成使得：长齿轮部411与第一侧齿轮31的齿轮部311和第二小齿轮42的短齿轮部422啮合；并且短齿轮部412与第二小齿轮42的长齿轮部421啮合。第二小齿轮42被构造成使得：长齿轮部421与第二侧齿轮32的齿轮部321以及第一小齿轮41的短齿轮部412啮合；并且短齿轮部422与第一小齿轮41的长齿轮部411啮合。图2没有示出这些齿轮部的螺旋齿。

在第一侧齿轮31和第二侧齿轮32以相同速度旋转的情况下，第一小齿轮41和第二小齿轮42与差速器壳2一起公转，而不在相应的保持孔20中自转。此外，在第一侧齿轮31和第二侧齿轮32在车辆的转弯等时具有不同的转速的情况下，例如，第一小齿轮41和第二小齿轮42在相应的保持孔中自转的同时公转。由此，在允许第一侧齿轮31和第二侧齿轮32之间的差速作用的同时，输入到差速器壳2中的驱动力被分配。注意，差速器壳2是本发明的“第一旋转构件”的示例，第一侧齿轮31是本发明的“第二旋转构件”的示例，并且第二侧齿轮32是本发明的“第三旋转构件”的示例。

离合器构件5在差速器壳2以相对不可旋转的方式连接到第一侧齿轮31的连接位置与允许差速器壳2和第一侧齿轮31相对于彼此旋转的非连接位置之间在轴向方向上移动。图4A示出离合器构件5放置在非连接位置的状态，图4B示出离合器构件5放置在连接位置的状态。

当离合器构件5放置连接位置时，差速器壳2和第一侧齿轮31之间的差速作用被限制，使得第一小齿轮41和第二小齿轮42不能旋转，并且差速器壳2和第二侧齿轮32之间的差速作用也被限制。离合器构件5通过放置在离合器构件5和第一侧齿轮31之间的复位弹簧84朝非连接位置偏压。

按压机构10包括：电磁体6，其用于产生电磁力；和柱塞7，其通过电磁体6的磁力在轴向方向上移动，以便在轴向方向上按压并移动离合器构件5。磁体6包括圆筒状的电磁线圈60和轭61，该轭61作为通过对电磁线圈60施加电流而产生的磁通的磁路。电磁线圈60通过通电产生磁力，以使离合器构件5轴向地移动。

轭61包括：与电磁线圈60的内周表面相对的内环部611；与电磁线圈60的外周表面相对的外环部612；以及与电磁线圈60的相应的轴向端表面相对的第一轴向端部613和第二轴向端部614。第一轴向端部613与电磁线圈60的左端部相对，并且第二轴向端部614与电磁线圈60的右端部相对。在本实施例中，轭61由具有内环部611和第一轴向端部613的内构件62以及具有外环部612和第二轴向端部614的外构件63构成。内构件62和外构件63通过焊接而一体化。

在轭61的内环部611中沿周向方向设置不连续部611a，在该不连续部611a处，电磁线圈60的磁通的磁路变得不连续。在本实施例中，轭61的内环部611的轴向长度比外环部612的轴向长度短，并且在内环部611的轴向端部与第二轴向端部614之间设置的间隙用作不连续部611a。

此外，在径向方向上设置的切口611b设置在内环部611的内周表面上，相对于不连续部611a在第一轴向端部613侧上。由非磁性材料制成的多个(在本实施例模式中为三个)扇形固定板85的外周端装配到切口611b。在图2中，示出了其中的两个固定板85。固定板85通过销86固定到差速器壳2。轭61相对于差速器壳2的轴向位置被固定，使得固定板85装配到切口611b。

柱塞7包括：由软磁性材料制成的环形磁性材料芯70；和按压构件71，该按压构件71由非磁性材料制成并且被构造成与磁性材料芯70一体地在轴向方向上移动以便按压离合器构件5。磁性材料芯70与轭61的横跨不连续部611a的两个端部中的至少一个端部轴向地相对。在本实施例中，磁性材料芯70的外周侧的一部分与轭61的内环部611的在第二轴向端部614侧上端部轴向地相对。

更具体地，相对于轴向方向倾斜的倾斜表面70a设置在磁性材料芯70的左端部的外周侧的一部分中，并且相对于轴向方向倾斜以便平行于磁性材料芯70的倾斜表面70a的倾斜表面611c设置在轭61的内环部611的在不连续部611a侧上的轴向端部中。磁性材料芯70的倾斜表面70a与轭61的内环部611的倾斜表面611c轴向地相对。此外，磁性材料芯70的外周表面70b与轭61的第二轴向端部614的在内周侧上的端部相对。

按压构件71包括：环形板部711，其与磁性材料芯70的轴向端表面相对；圆筒状板部712，其与磁性材料芯70的内周表面相对；以及多个(在本实施例中为三个)延伸部713，其从圆筒状板部712轴向地延伸且与离合器构件5的轴向端表面(后述的可接合部53的远侧表面53b)抵接，以便按压离合器构件5。

差速器壳2包括：通过多个螺钉200彼此固定的第一壳构件21和第二壳构件22；以及多个(本发明中为三个)柱状引导构件23，其固定到第一壳构件21以便轴向地引导柱塞7。柱塞7能够通过被引导构件23引导而相对于差速器壳2在轴向方向上移动。

引导构件23是例如由奥氏体不锈钢或铝制成的非磁性材料，并且一体地包括柱状轴部231和设置在轴部231的一端中的防掉落部232，如图4A和图4B所示。在柱塞7中的多个(在本实施例中为三个)位置处设置插入孔7a，引导构件23的轴部231穿过插入孔7a。插入孔7a在轴向方向上延伸以轴向地贯穿磁性材料芯70和按压构件71。

引导构件23的轴部231的外径略小于柱塞7的插入孔7a的内径，并且沿其中心轴线的纵向方向平行于旋转轴线O。防掉落部232具有盘状形状，其外径大于柱塞7的插入孔7a的内径，并且在与离合器构件5相反的一侧上与柱塞7的端部抵接，以防止柱塞7掉落。

第一壳构件21一体地包括：圆筒形部211，其具有圆筒形状并且可旋转地保持多个小齿轮组40；底部212，其从圆筒部211的一端径向向内延伸；以及凸缘部213，其与第二壳构件22抵接。在圆筒部211与底部212之间的角落处设置有环状凹部210，电磁体6安装到环状凹部210。

第一侧齿轮31和第二侧齿轮32放置在圆筒形部211内。此外，第一壳构件21由导磁率低于轭61的金属制成，并且环形齿轮(未示出)固定于凸缘部213。差速器壳2通过从环形齿轮传递的驱动力而绕旋转轴线O旋转。环形齿轮从第一壳构件21的底部212侧安装到差速器壳2上。此时，电磁体6被存储在环形凹部210中，并且电磁体6的外径等于第一壳构件21的圆筒部211的外径，因此能够在固定的磁体6的情况下安装环形齿轮。

如图2所示，在第一壳构件21的底部212中设置：多个压配合孔212a，引导部件23的轴部231的一端被压配合到所述多个压配合孔212a中；以及多个插入孔212b，按压构件71的延伸部713穿过所述多个插入孔212b。插入孔212b轴向地贯穿底部212。在本实施例中，沿底部212的周向方向以规则间隔设置三个压配合孔212a和三个插入孔212b。图2示出其中的两个压配合孔212a和一个插入孔212b。

当将电流施加到电磁线圈60时，在由图4B中的虚线表示的磁路G中产生磁通量，并且柱塞7被拉向内环部611，使得磁性材料芯70的倾斜表面70a接近轭61的内环部611的倾斜表面611c。因此，磁性材料芯70接收磁力以使按压构件71的延伸部713的末端与离合器构件5的轴向端表面抵接，从而按压离合器构件5。

由于离合器构件5的最外径(最外部分的直径)小于轭61的内径(内环部611的最小直径)，所以离合器构件5被放置在轭61内。此外，如图3A和图3B所示，离合器构件5一体地包括：圆板部51，其具有圆盘形状并且包括设置在一个轴向端表面51a上的多个碗状凹进部510；啮合部52，其设置在圆板部51的另一个轴向端表面51b上，所述另一个轴向端表面51b与第一侧齿轮31轴向地相对；以及可接合部53，其具有梯形柱状形状并且设置成从圆板部51的一个轴向端表面51a轴向地突出。

圆板部51放置在安装有电磁体6的环形凹部210的径向内侧上。圆板部51的一个轴向端表面51a与第一壳构件21的底部212轴向地相对。可接合部53部分地插入到设置在第一壳构件的底部212中的插入孔212中。在啮合部52中设置在轴向方向上突出的多个啮合齿521。所述多个啮合齿521设置在圆板部51的所述另一个轴向端表面51b的外周侧上的一部分中，并且相对于啮合部52设置在内侧上的轴向端表面51b被设置为平坦接收表面，其与复位弹簧84抵接，以便接收朝向非连接位置的偏压力。

第一侧齿轮31被构造成使得，在相对于齿轮部311以突出方式设置在外周侧上的环状壁部312中，设置与离合器构件5的多个啮合齿521啮合的多个啮合齿313。

当离合器构件5被柱塞7按压并且在轴向方向上移动时，啮合部52的多个啮合齿521与第一侧齿轮31的多个啮合齿313啮合。也就是说，当离合器构件5朝向第一侧齿轮31移动时，离合器构件5和第一侧齿轮31通过多个啮合齿521、313之间的啮合以相对不可旋转的方式彼此连接。

在第一壳构件21中，与离合器构件5的可接合部53周向接合的被接合部由插入孔212b构成。离合器构件5的可接合部53包括抵接表面53a，该抵接表面53a与插入孔212b的内表面212c(参见图2)抵接，以便从第一壳构件21接收扭矩。抵接表面53a是可接合部53的在周向方向上的端表面。可接合部53的抵接表面53a以及抵接表面53a所抵接的插入孔212b的内表面212c是平行于旋转轴线O的平坦表面。当离合器构件5从第一壳构件21接收扭矩时，可接合部53的抵接表面53a与插入孔212b的内表面212c表面接触。

此外，可接合部53的远侧表面53b设置为按压构件71的延伸部713的末端抵接的按压表面。当将电流施加到电磁线圈60时，柱塞7将离合器构件5朝第一侧齿轮31的环形壁部312侧按压，使得按压构件71的延伸部713与可接合部53的远侧表面53b抵接。

碗状凹进部510的内表面510a被设置为凸轮表面，以通过相对于第一壳构件21的相对旋转产生轴向凸轮推力。换句话说，在离合器构件5中，圆板部51的与第一壳构件21的底部212相对的表面(一个轴向端表面51a)的一部分被设置为凸轮表面。

如图1所示，与碗状凹进部510的内表面510a抵接的突起212d被设置在第一壳构件21的底部212中，以在轴向方向上突出。在本实施例中，突起212d由固定到底部212的球体24构成。球体24部分地存储在设置在底部212中的轴向凹部212e中，以便被第一壳构件21保持。注意，突起212d可以一体地设置为底部212的一部分。即使在这种情况下，也期望突起212d的末端是球形的。

底部212的插入孔212b具有比离合器构件5的可接合部53的周向宽度更宽的周向宽度，并且差速器壳2和离合器构件5可相对于彼此在与插入孔212b的周向宽度和可接合部53的周向宽度之间的差对应的预定角度范围内旋转。碗状凹进部510的内表面510a以大于该预定角度范围的角度范围设置在离合器构件5中。由此，即使离合器构件5相对于差速器壳2旋转，突起212d(球体24)的末端也始终被存储在碗状凹进部510中，以便与内表面510a轴向相对。

第一壳构件21的底部212的突起212d和离合器构件5的圆板部51的碗状凹进部510构成凸轮机构12，用于产生轴向推力以将离合器构件5与底部212分离。参照图5A至图5C，下面将描述凸轮机构12的操作。

图5A至图5C是以离合器构件5的周向部分、第一壳构件21的底部212和第一侧齿轮31的环状壁部312示意性地示出凸轮机构12的操作的说明图。在图5A和图5B中，第一侧齿轮31相对于差速器壳2(第一壳构件21)的旋转方向由箭头A指示。

如图5A所示，碗状凹进部510的内表面510a由朝离合器构件5的周向方向上的一侧倾斜的第一倾斜表面510b和朝离合器构件5的周向方向上的另一侧倾斜的第二倾斜表面510c构成。第一倾斜表面510b相对于离合器构件5的周向方向的倾斜角与第二倾斜表面510c的倾斜角相同。

离合器构件5的啮合齿521和第一侧齿轮31的啮合齿313都具有梯形截面。在周向方向上彼此相邻的啮合齿313之间分别设置被配合到离合器构件5的啮合齿521的多个凹进部313a。离合器构件5的啮合齿521的齿面521a和第一侧齿轮31的啮合齿313的齿面313b相对于离合器构件5和第一侧齿轮31的周向方向偏斜地倾斜。

当假设离合器构件5的碗状凹进部510中的第一倾斜表面510b和第二倾斜表面510c的倾斜角(凸轮角)为α，假设啮合齿521的齿面521a相对于离合器构件5的周向方向的倾斜角为β，假设啮合齿313的齿面313b相对于第一侧齿轮31的周向方向的倾斜角为γ时，确立β＝γ，并且α小于β和γ。因此，当凸轮机构12被操作并且离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313啮合时，凸轮机构12的凸轮推力变得大于啮合齿521、313的啮合反作用力，使得离合器构件5不会被啮合反作用力朝第一壳构件21的底部212推回。

当没有电流施加到电磁线圈60时，离合器构件5通过复位弹簧84的偏压力压靠在第一壳构件21的底部212上。这种状态在图5A中示出。如图5A所示，底部212的突起212d与碗状凹进部510的最后部分抵接，并且离合器构件5的啮合齿521不与第一侧齿轮31的啮合齿313啮合。在该状态下，差速器壳2能够相对于第一侧齿轮31旋转，因此在允许第一侧齿轮31和第二侧齿轮32之间的差速作用的同时，输入到差速器壳2的扭矩被分配。

当向电磁线圈60供应电流时，柱塞7的按压构件71按压离合器构件5，之后，凸轮机构12操作，使得离合器构件5与第一侧齿轮31啮合。图5B示出啮合开始时的状态，并且图5C示出啮合完成的状态。

如图5B所示，当将电流施加到电磁线圈60并且离合器构件5被柱塞7的按压构件71按压时，离合器构件5的啮合齿521和第一侧齿轮31的啮合齿313的相应末端彼此啮合。由于啮合，离合器构件5沿着第一侧齿轮31旋转以便相对于差速器壳2旋转，使得底部212的突起212d在碗状凹进部510的第一倾斜表面510b或第二倾斜表面510c上滑动。图5B示出底部212的突起212d在碗状凹进部510的第一倾斜表面510b上滑动的情况。由于该滑动，底部212的突起212d抵接的部分逐渐移动到碗状凹进部510的浅部，使得离合器构件5通过凸轮推力朝第一侧齿轮31移动。由此，离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313之间的啮合深度(啮合齿521、313之间的轴向重叠的距离)d1逐渐变深。

离合器构件5与差速器壳2的相对旋转被限制，使得离合器构件5的可接合部53的抵接表面53a与第一壳构件21中的插入孔212b的内表面212c相接触。即，如图5C所示，当离合器构件5的可接合部53的抵接表面53a与插入孔212b的内表面212c抵接时，离合器构件5相对于差速器壳2的相对旋转停止，使得离合器构件5向差速器壳2的轴向移动也停止。

此时，轴向尺寸为d2的间隙S 1设置在第一侧齿轮31的啮合齿313之间的凹进部313a的底面313c与离合器构件5的啮合齿521的远侧表面521b之间，如图5C所示。即，即使离合器构件5相对于差速器壳2旋转，离合器构件5的啮合齿521也不会与第一侧齿轮31的环状壁部312抵接，使得离合器构件5不会由于凸轮机构12的凸轮推力而在轴向方向上直接按压第一侧齿轮31。此外，也在第一侧齿轮31的啮合齿313的远侧表面313d和离合器构件5的圆板部51之间设置间隙S2。

在离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313之间的啮合完成的状态下，离合器构件5的可接合部53与第一壳构件21的插入孔212b接合，使得差速器壳2与离合器构件5之间的相对旋转被限制，并且由于离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313之间的啮合，离合器构件5和第一侧齿轮31之间的相对旋转被限制。因此，差速器壳2与第一侧齿轮31之间的相对旋转被限制，并且扭矩从差速器壳2经由离合器构件5传递扭矩到第一侧齿轮31。

这样，当离合器构件5在与第一侧齿轮31啮合的方向上移动时，通过凸轮推力加深与第一侧齿轮31的啮合的深度，然后离合器构件5的可接合部53与第一壳构件21的插入孔212b接合，使得离合器构件5从差速器壳2接收扭矩。

此外，差速器壳2和第一侧齿轮31之间的差速作用被限制，使得第一小齿轮41和第二小齿轮42不能旋转，并且差速器壳2和第二侧齿轮32之间的差速作用也被限制，从而导致扭矩从差速器壳2经由第一小齿轮41和第二小齿轮42传递到第二侧齿轮32。

如图5C所示，当假设凸轮机构12的凸轮推力为Fc，假设由于施加电流到电磁线圈60而产生的柱塞7的按压力为Fp，假设离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313之间的啮合反作用力为Fd，假设复位弹簧84的偏压力为Fr时，如果确立Fp>Fr，则能够将图5A所示的状态变为图5B所示的状态。之后，由于凸轮机构12的凸轮推力Fc，离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313之间的啮合完成。

当离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313啮合时，产生啮合反作用力Fd，但是由于已经如上所述确立α<β、γ的关系，啮合反作用力Fd小于凸轮推力Fc。维持离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313之间的啮合的条件为Fd+Fr<Fc+Fp。

此外，当停止向电磁线圈60施加电流时，离合器构件5通过啮合反作用力Fd和复位弹簧84的偏压力Fr返回到图5A所示的非连接位置。其条件是Fd+Fr>Fc。也就是说，离合器构件5的碗状凹进部510中的第一倾斜表面510b和第二倾斜表面510c的倾斜角α、离合器构件5的啮合齿521的齿面521a的倾斜角β、第一侧齿轮31的啮合齿313的齿面313b的倾斜角γ、电磁体6的磁力和复位弹簧84的弹簧常数被设定为满足不等式Fd+Fr<Fc+Fp以及不等式Fd+Fr>Fc。

由上述本实施例提供的主要操作/工作效果如下。

当离合器构件5在与第一侧齿轮31啮合的方向上移动时，离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313之间的啮合的深度被凸轮机构12的凸轮推力加深，然后离合器构件5的可接合部53与第一壳构件21的插入孔212b接合，使得离合器构件5从差速器壳2接收扭矩。因此，电磁体6仅给柱塞7提供足以使离合器构件5克服复位弹簧84的偏压力而在轴向方向上移动的电磁力，从而能够抑制差速齿轮1的尺寸增大和能量消耗的增加。

当离合器构件5的啮合齿521与第一侧齿轮31的啮合齿313之间的啮合完成时，在第一齿轮31的啮合齿313之间的凹进部313a的底面313c与离合器构件5的啮合齿521的远侧表面521b之间设置间隙s。因此，离合器构件5不会由于凸轮机构12的凸轮推力而在轴向方向上按压第一侧齿轮31，因此可以抑制差速器壳2的必要刚性以支撑第一侧齿轮31，从而使得能够实现差速器壳2的小型化和轻型化。

离合器构件5从差速器壳2接收扭矩，使得可接合部53与第一壳构件21的插入孔212b接合。因此，可以简化从差速器壳2到离合器构件5的扭矩传递结构并且可以将差速器壳2和离合器构件5之间的相对旋转限制在预定角度范围内。此外，离合器构件5的可接合部53的抵接表面53a和第一壳构件21的插入孔212b的内表面212c是平行于旋转轴线O的表面，并且可接合部53的抵接表面53a与插入孔212b的内表面212c表面接触。这减轻了扭矩传递时的应力集中。

由于第一壳构件21的底部212的突起212d由存储在底部212的凹进部212e中的球体24构成，因此容易进行第一壳构件21的机械加工。

已经参照上述实施例描述了本发明，但是本发明并不限于该实施例，并且可以在不脱离本发明的要旨的范围内适当地进行各种修改。例如，上述实施例应对如下情况：将本发明应用于平行轴差速齿轮，其中一对侧齿轮(第一侧齿轮31和第二侧齿轮32)和一对小齿轮(第一小齿轮41和第二小齿轮42)的相应的旋转轴线彼此平行。然而，本发明不限于此，并且本发明还可应用于被构造成使得一对侧齿轮和一对小齿轮在其齿轮轴线成直角的情况下彼此啮合的差速齿轮。

Claims (10)

1.一种爪形离合器，其特征在于包括：

第一旋转构件(2)；

第二旋转构件(31)，所述第二旋转构件(31)被放置成能够相对于所述第一旋转构件(2)绕公共旋转轴线旋转；

离合器构件(5)，所述离合器构件(5)被构造成在所述第一旋转构件(2)和所述第二旋转构件(31)之间传递扭矩；和

按压机构(10)，所述按压机构(10)被构造成在所述旋转轴线的方向上按压并移动所述离合器构件(5)，其中：

所述离合器构件(5)包括啮合部(52)、可接合部(53)和凸轮表面，所述啮合部(52)由于向所述旋转轴线的方向的移动而与所述第二旋转构件啮合，所述可接合部(53)与设置在所述第一旋转构件(2)中的被接合部周向地接合，所述凸轮表面被构造成通过相对于所述第一旋转构件(2)的相对旋转而在所述旋转轴线的方向上产生凸轮推力；并且

当所述离合器构件(5)在与所述第二旋转构件(31)啮合的方向上移动时，通过所述凸轮推力加深与所述第二旋转构件(31)的啮合深度，并且然后所述可接合部(53)与所述被接合部接合，使得所述离合器构件(5)从所述第一旋转构件(2)接收扭矩。

2.根据权利要求1所述的爪形离合器，其中：

在所述离合器构件(5)的所述啮合部(52)中设置在与所述旋转轴线平行的轴向方向上突出的多个啮合齿(521)；

在所述第二旋转构件(31)中设置多个凹进部(313a)，所述啮合齿(521)配合到所述多个凹进部(313a)；并且

当所述离合器构件(5)的所述可接合部(53)与所述第一旋转构件(2)的所述被接合部接合以便接收所述扭矩时，在每一个所述啮合齿(521)的远侧表面(521b)与对应一个所述凹进部(313a)的底面(313c)之间设置间隙。

3.根据权利要求1或2所述的爪形离合器，其中：

所述第一旋转构件(2)和所述离合器构件(5)能够在预定角度范围内相对于彼此旋转；并且

在所述离合器构件(5)中在比所述预定角度范围大的角度范围上设置所述凸轮表面。

4.根据权利要求1或2所述的爪形离合器，其中：

所述第一旋转构件(2)被构造成使得所述被接合部由插入孔(212b)构成，所述离合器构件(5)的所述可接合部(53)被插入到所述插入孔(212b)中；并且

所述离合器构件(5)的所述可接合部(53)包括抵接表面(53a、53b)，所述抵接表面(53a、53b)与所述插入孔(212b)的内表面抵接，以便从所述第一旋转构件(2)接收所述扭矩。

5.根据权利要求4所述的爪形离合器，其中

所述离合器构件(5)的所述可接合部(53)的所述抵接表面(53a、53b)和所述抵接表面(53a、53b)抵接的所述第一旋转构件(2)的所述插入孔(212b)的所述内表面(212c)是与所述旋转轴线平行的表面。

6.根据权利要求4所述的爪形离合器，其中

所述按压机构(10)包括柱塞(7)，所述柱塞(7)被构造成按压所述离合器构件(5)所述可接合部(53)。

7.根据权利要求1或2所述的爪形离合器，其中：

所述第一旋转构件(2)包括圆筒部(211)和底部(212)，在所述圆筒部(211)的内侧放置所述第二旋转构件，所述底部(212)从所述圆筒部(211)的一端径向向内延伸；

所述离合器构件(5)被构造成使得圆板部(51)的与所述底部(212)的相对面的一部分被设置作为所述凸轮表面，所述圆板部(51)具有环形圆盘形状；并且

在所述底部(212)中设置与所述凸轮表面抵接的突起(212d)。

8.根据权利要求7所述的爪形离合器，其中

所述突起(212d)是固定到所述底部(212)的球体(24)。

9.根据权利要求7所述的爪形离合器，其中

所述离合器构件(5)被构造成使得所述啮合部(52)被设置在所述圆板部(51)的在底部侧的相反侧上的表面上。

10.一种差速齿轮，其特征在于包括：

根据权利要求1或2所述的爪形离合器(11)；和

第三旋转构件(32)，所述第三旋转构件(32)能够相对于所述第一旋转构件(2)和所述第二旋转构件(31)绕所述旋转轴线旋转，其中：

在所述离合器构件(5)的所述啮合部(52)不与所述第二旋转构件(31)啮合的状态下，在允许所述第二旋转构件(31)和所述第三旋转构件(32)之间的差速作用的同时，输入到所述第一旋转构件(2)中的扭矩被分配到所述第二旋转构件(31)和所述第三旋转构件(32)；并且

当所述离合器构件(5)的所述啮合部(52)与所述第二旋转构件(31)啮合时，所述第一旋转构件(2)相对于所述第二旋转构件(31)和所述第三旋转构件(32)的差速作用被限制。