CN107636358B

CN107636358B - 电子限滑差速器

Info

Publication number: CN107636358B
Application number: CN201680027273.2A
Authority: CN
Inventors: 查德·希尔曼; 乔丹·艾伦; 马克·詹姆斯·休查克
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2036-05-20
Also published as: DE112016001873T5; US10655720B2; CN107636358A; WO2016187552A1; KR102613771B1; US20180073617A1; KR20170143484A

Abstract

提供一种根据本公开的一个示例构造的电子限滑差速系统。该系统包括限定内部腔室的轴箱、布置在内部腔室内的差速组件以及液压控制单元(HCU)，液压控制单元(HCU)直接联接至轴箱的顶部，使得HCU安装在差速组件的顶部上。

Description

电子限滑差速器

相关申请的交叉参考

本申请要求2015年5月20日提交的美国专利申请No.62/164,463的受益权，该专利申请的内容通过参引在本文结合。

技术领域

本公开大致涉及差速齿轮组件，并且更具体地涉及直接联接至具有离合器和活塞式驱动器的差速齿轮箱装置的液压控制单元。

背景技术

差速齿轮机构可以设置在车轴组件中并且用于将来自驱动轴的扭矩传递至一对输出轴。驱动轴可以通过利用与安装至差速器的壳体的环形齿轮啮合的伞形齿轮而驱动差速器。在汽车应用中，差速器允许安装在车轴组件的任一端部的轮胎以不同速度旋转。由于外侧轮胎比内侧轮胎以更大的弧形距离行进，因此当车辆转弯时上述情况是重要的。因此，外侧轮胎必须以比内侧轮胎更快的速度旋转，以补偿更大的行程。差速器包括差速器壳和齿轮装置，齿轮装置允许将扭矩从驱动轴传递至输出轴，同时允许输出轴根据需要以不同速度旋转。齿轮装置大致可以包括安装用于与相应的输出轴一起旋转的一对侧齿轮。一系列十字销或行星小齿轮轴固定地安装至差速器壳用于与其一起旋转。相应的多个小齿轮安装成与行星小齿轮轴一起旋转并且与两个侧齿轮为啮合关系。

一些差速齿轮机构包括牵引修改差速器。一般地，离合器封装可以布置在侧齿轮之一与差速器壳的相邻表面之间。离合器封装或锁定机构可操作为限制齿轮箱与一个侧齿轮之间的相对旋转。在这种差速器中，通过几个不同的方案之一实现闭合离合器封装或锁定机构(延迟差速)。一些结构包括致动以使离合器封装在打开状态、锁定状态以及部分锁定状态之间运动的活塞。

本文中提供的背景技术说明的目的在于大致提供公开内容的背景。当前指定发明人的达到在该背景技术部分说明的程度的工作以及未必在提交时间时具有作为现有技术的资格的说明书的各个方面，既不明确地亦非隐含地容许作为反对本公开的现有技术。

发明内容

除上述情况之外，所说明的系统可以包括以下特征中的一个或多个：其中，轴箱的顶部限定构造成容纳HCU的壳体安装结构的安装垫片；其中，安装垫片是轴箱的最上表面；其中，HCU包括具有蓄能器部分、壳体歧管部分和电机部分的壳体；其中，壳体歧管部分包括构造成与限定在安装垫片中的多个安装孔对准的多个容纳孔，多个紧固件延伸穿过对准的容纳孔和安装孔以将壳体歧管部分联接至安装垫片；其中，容纳孔从壳体歧管部分的顶部延伸至壳体歧管部分的底部；其中，HCU仅在安装垫片与壳体歧管部分之间的位置处联接至轴箱；以及其中，多个容纳孔包括仅四个容纳孔，多个安装孔包括仅四个安装孔；其中，HCU包括从壳体歧管部分向下延伸的液压喷嘴，安装垫片包括定位在多个安装孔的内部并且构造成通过其容纳液压喷嘴的液压容纳孔。

除上述情况之外，所说明的系统可以包括以下特征中的一个或多个：其中，差速组件包括差速器壳，其限定沿着差速器壳的旋转轴线共轴地对准的第一输出轴开口和第二输出轴开口；可旋转地安装在差速器壳内的第一侧齿轮和第二侧齿轮，第一侧齿轮和第二侧齿轮沿着差速器壳的旋转轴线共轴地对准，第一侧齿轮限定构造成提供第一扭矩传输连接的第一轴开口，其中第一输出轴容纳在第一输出轴开口内，第二侧齿轮限定构造成提供第二扭矩传输连接的第二输出轴开口，其中第二输出轴容纳在第二输出轴开口内；安装在第一侧齿轮与第二侧齿轮之间的一对行星小齿轮，行星小齿轮两者均可旋转地安装在固定用于与差速器壳一起旋转的横轴上；离合器封装，其包括交插在多个环形磨擦盘之间的多个环形板，离合器封装布置在横轴的第一侧上；以及包括容纳在活塞壳体中的活塞的驱动器组件，驱动器组件构造成致动离合器封装，驱动器组件布置在横轴的与第一侧相对的第二侧上，驱动器组件包括构造成容纳液压喷嘴的液压端口。

除上述情况之外，所说明的系统可以包括以下特征中的一个或多个：至少部分地布置在差速器壳内的小齿轮，使得在小齿轮的端面与差速器壳的外表面之间限定间隙；其中，在HCU的顶部与车辆地板的底部之间限定第二间隙；其中，第二间隙在大约22mm与大约30mm之间；联接离合器封装和驱动器组件的多个传递杆；其中，驱动器组件还包括保持器以及布置在活塞壳体的一侧上的第一针辊和布置在活塞壳体的相对侧上的第二针辊，以及其中，活塞还包括安装其上的至少一个O形环，至少一个O形环构造成沿着活塞壳体可滑动地贯穿；以及其中，液压端口从驱动器组件的外圆周延伸。

提供一种根据本公开的一个示例构造的车辆。该车辆包括具有前部和后部的框架、车辆地板以及电子限滑差速系统。该电子限滑差速系统包括限定内部腔室的轴箱、布置在内部腔室内的差速组件以及液压控制单元(HCU)，液压控制单元(HCU)直接联接至轴箱的顶部，使得HCU安装在差速组件的顶部上。

除上述情况之外，所说明的系统可以包括以下特征中的一个或多个：其中，轴箱的顶部限定构造成容纳HCU的壳体安装结构的安装垫片；其中，在HCU的顶部与地板底盘的底部之间限定间隙；以及其中，该间隙在大约22mm与大约30mm之间。

附图说明

从详细说明和附图中将更加全面地理解本公开，其中：

图1是根据本公开的一个示例构造的在组装之前的电子限滑差速系统的透视图；

图2是在组装之后图1所示的差速齿轮系统的透视图；

图3是根据本公开的一个示例构造并且沿线3-3截取的图1的系统的电子限滑差速组件的横截面视图；

图4是根据本公开的一个示例构造的图1所示的电子限滑差速组件的分解图；以及

图5是根据本公开的一个示例构造并且沿线5-5截取的图1的组件的液压控制单元的横截面视图。

具体实施方式

初始地参照图1和图2，示出并且大致以附图标记10表示根据本公开构造的电子限滑差速系统。电子限滑差速系统10可以大致包括轴箱12、电子限滑差速组件14和液压控制单元(HCU)16。轴箱12紧固至车辆(未示出)并且容置电子限滑差速组件14。如图2所示，HCU16在单个位置处通过直接安装至轴箱12而直接联接至电子限滑差速组件14，由此提供独立的非远程安装的差速系统10。这提供适应紧凑车辆系统的改进的紧凑差速系统。

轴箱12大致限定构造成在其中容纳差速组件14的空腔22。端部表面24构造成联接至行星架盖(未示出)以将差速组件14封装在轴箱12内。一对开口26构造成分别容纳车轴(未示出)，开口28构造成容纳可操作地联接至车辆的驱动轴(未示出)的小齿轮30(图1)。壳体12可以限定构造成容纳HCU 16的安装表面或垫片32，如本文中更详细地说明的。这样，安装垫片32可以便于HCU 16与差速组件14之间的快速和正确对准，由此减少安装时间和工作。此外，在示出的示例中，安装垫片32是轴箱12的最上表面，这使得HCU 16能够安装在轴箱12和差速组件14两者的顶部上，并且可以对HCU提供增加的保护以及用于车辆的由包装空间限制的改进的包装。

另外参照图3和图4，电子限滑差速组件14可以大致包括行星架或差速器壳40、差速齿轮组件42、离合器组件44和离合器驱动器组件46。差速齿轮组件42和离合器组件44布置在外壳40内，离合器驱动器组件46与离合器组件44可操作地相关，用于其选择性致动。差速组件14可以容纳在轴箱12内并且操作为驱动连接至驱动轮(未示出)的一对车轴。一般而言，限滑差速组件14在正常操作条件期间作用为传统开式差速器，直到发生需要偏转扭矩的动作为止。当检测到或预期牵引损失时，离合器组件44可被选择性地致动，以便产生用于该情况的最佳偏转扭矩。

如示例实施方式所示，差速齿轮组件42包括安装用于与车轴(以及第一和第二驱动轮)一起旋转的一对侧齿轮48和50。侧齿轮48和侧齿轮50限定第一车轴开口52和第二车轴开口54(图3)。十字销或行星小齿轮轴56可以固定地安装至差速器壳40用于与其一起旋转，相应的一对行星小齿轮58安装成与行星小齿轮轴56一起旋转并且与侧齿轮48和50两者为啮合关系。在开式结构中，差速齿轮组件42作用为允许车轴以不同的速度旋转。

离合器组件44大致包括与离合器驱动器组件46可操作地相关的离合器封装60。离合器组件44使电子限滑差速组件14的输入与差速齿轮组件42联接。在一些例子中，输入可以包括围绕由行星小齿轮30驱动的差速器壳40固定地布置的环形齿轮。

离合器封装60包括在多个环形摩擦盘64之间交插的多个环形板62。在一些例子中，第一传递板66可以布置为离合器封装60的部分。多个环形板62可以联接成用于与差速器壳40和差速齿轮组件42之一一起旋转。多个环形摩擦盘64可以联接成用于与差速器壳40和差速齿轮组件42中的另一者一起旋转。在示出的实施例中，多个环形板62联接成用于随差速器壳40旋转(例如花键连接至差速器壳40的内径)，多个环形摩擦盘64联接成用于与差速齿轮组件42一起旋转(例如花键连接至侧齿轮48的外径)。将理解的是环形摩擦盘64可以支承成由侧齿轮48或50中的任一者或两者旋转。

多个环形板62和环形摩擦盘64在彼此之间交插并且作用为当离合器组件44处于其断开位置时以基本不接触的关系互相超越地旋转。然而，本领域技术人员将理解的是本文中使用的术语“不接触”是相对的，并非意指必须表示当离合器组件44处于其断开状态时环形板62和环形摩擦盘64绝对不接触。环形板62和环形摩擦盘64轴向地可运动至相对于彼此的摩擦接合，由此当离合器组件44处于闭合或部分闭合结构时减少环形板62与环形摩擦盘64之间的相对旋转。这样，当离合器组件44处于其闭合位置时，侧齿轮48和50以及车轴和驱动轮一起旋转。

离合器组件44可以在断开结构中操作以允许侧齿轮48和50彼此独立地旋转，例如以不同的速度。离合器组件44还可以以侧齿轮48和50例如以基本相同的速度一起或部分一起(即非独立地)旋转的闭合或部分闭合结构操作。离合器组件44例如可以是利用增压液压流体的液压离合器组件44，增压液压流体可以作用在驱动器组件46上以在开口、闭合和部分闭合结构之间选择性地致动离合器封装60。

现在特别地参考图3和图4，将进一步说明驱动器组件46。驱动器组件46布置在差速器壳40的与离合器封装60的相对端部上。在一个示例中，离合器封装60可以与第一侧齿轮48基本同心，驱动器组件可以与第二侧齿轮50基本同心。由于将驱动器组件46定位在差速器壳40的与离合器封装60的相对端部上，因此实现了多个优势。例如，减小了电子限滑差速组件14的所形成的封装尺寸，横轴56可以在轴承座圈之间居中，可以采用具有标准长度的坯料车轴。此外，离合器封装60可以构造得更大以提供更大的转矩裕量，电子限滑差速组件14在同一装配线上可以利用“开式”差速器替代。

如图所示，驱动器组件46可以大致包括活塞组件68，活塞组件68具有保持器70、第一针辊72、轴承座圈74、活塞壳体80、活塞82、一对o形环84、第二针辊88和第二传递板90。第二传递板90可以用作用于第二针辊88的轴承座圈。活塞壳体80可以安装在坐置于保持器70上的环92中。

多个传递杆94布置在驱动器组件46的第二传递板90与离合器封装60的第一传递板66之间。在所示出的示例中，八个传递杆94布置在第二传递板90与第一传递板66之间。传递杆94可以围绕差速器壳体40等距地间隔开，但是可预期其他数量的传递杆。此外，其他结构可被用于在第一传递板66与第二传递板90之间传递力。

继续参照图3和图4，将说明活塞组件68的另外的特征。在操作期间，活塞82的向左运动(如图1-4中看到的)使得传递杆94向左推动第一传递板66，使得离合器封装60闭合。类似地，当从活塞82释放压力时，传递杆94沿轴向方向向右运动(如在图1-4中观察的)，使得离合器封装60打开。液压流体可以通过液压端口98从HCU 16传送至驱动器组件46。

现在参考图1、图2和图5，将更详细地说明液压控制单元(HCU)16。如本文所述，HCU16提供可以在一个位置处直接安装至轴箱12和电子限滑差速组件14的单个单元。该结构由于HCU 16与差速组件14的闭合接近性(即直接连接)而允许简单的组装和安装，以及对于活塞组件68中的压力变化的优良的响应时间。这样，系统10不需要HCU 16与差速组件14之间的连接线或设置管线。在一些例子中，紧凑装置在HCU 16的顶部与车辆的地板的底部之间提供间隙。例如，间隙可以在大约22mm与大约30mm之间，或者在22mm与30mm之间。在其他例子中，间隙为大约26mm或26mm。

一般而言，如本文中更详细地论述的，HCU 16可以通过从HCU 16的外表面向外延伸的直接连接的液压联接器或喷嘴100将液压流体输送至差速组件14。离合器组件44是利用增压液压流体的液压离合器，增压液压流体通过喷嘴100由HCU 16提供以作用于活塞82上，从而在打开、闭合和部分闭合的结构之间选择性地致动离合器封装60。

在示例性实施方式中，HCU 16可以大致包括由蓄能器壳体部分106、壳体歧管部分108和电机部分110限定的外壳体102。

蓄能器壳体部分106可以限定容纳活塞116、第一偏置机构或构件118以及第二偏置机构或构件120(例如弹簧)的蓄能器腔室114。第一偏置构件118和第二偏置构件120可以在本文中共同地称为偏置组件122。第一偏置构件118具有第一弹簧应变率，而第二偏置构件120具有第二弹簧应变率。第一弹簧应变率和第二弹簧应变率一起配合以提供用于偏置组件122的所需的弹簧应变率。流体在活塞116之后被泵送到蓄能器腔室114内，以使活塞116朝向第一偏置构件118和第二偏置构件120平移。

在示例性实施方式中，蓄能器腔室114容纳偏置构件118、120，并且还提供液压贮槽124(图5)。该结构允许减小的包装空间。壳体歧管部分108可以限定构造成提供通向本文中公开的各个传感器的通路的各种流体通道。

HCU 16还可以包括离合器活塞压力传感器130(图5)、蓄能器压力传感器132和三通比例调节阀134。离合器活塞压力传感器130可以通过液压控制单元壳体102螺纹地或者固定地容纳。离合器活塞压力传感器130可以构造成测量限滑差速器14的活塞处的压力。蓄能器压力传感器132可以通过液压控制单元壳体102螺纹地或者固定地容纳。蓄能器压力传感器132可以构造成测量蓄能器腔室114中的压力。三通比例调节阀134可以固定地联接至液压控制单元壳体102。三通比例调节阀134可以通过HCU壳体102螺纹地或者固定地容纳，并且可以构造成调节HCU壳体102内的流体压力。

电机110可以操作活塞泵或内齿轮油泵齿轮组件并且可以常规地构造。内齿轮油泵齿轮组件可以包括内部内齿轮油泵齿轮和外部内齿轮油泵齿轮。内齿轮油泵齿轮组件的操作可以是常规的，其中内部内齿轮油泵齿轮和外部内齿轮油泵齿轮的相对旋转可以引起对包含在液压控制单元壳体102中的流体的泵送作用。在采用活塞泵的例子中，活塞泵可以引起对包含在液压控制单元壳体102中的流体的泵送作用。泵送作用最后使得流体被泵送到蓄能器腔室114(与贮槽124共用公共空间)内。泵送作用最后使得流体被泵送到蓄能器腔室114内。这样，偏置构件118、120至少部分地皱缩并且将预填充物引入系统内。这样，不需要电机110恒定地运转。流体压力可以通过作用于活塞116上的偏置构件118、120被引入限滑差速组件14内。卸压阀136可以设置在活塞116中。卸压阀136可以通过在过压故障的情况下释放流体保护系统。

现在继续参考图1、图2和图5，将说明液压控制单元壳体102的另外的特征。液压控制单元壳体102可以限定构造成容纳液压喷嘴100的容纳孔148(图1)，壳体102可以包括液压控制单元壳体安装结构140。液压控制单元壳体安装结构140可以大致包括构造成容纳紧固件144的四个容纳孔142。在所示出的示例中，容纳孔142从壳体歧管部分108的顶部延伸至底部。

特别地参照图1，轴箱安装垫片32限定四个安装孔146和液压联接容纳孔148。安装孔146构造成容纳延伸穿过容纳孔142的紧固件144。一般而言，液压联接容纳孔148构造成接纳液压喷嘴100。在所示出的示例中，液压联接容纳孔148限定的直径大于液压喷嘴100的直径，以允许液压喷嘴100适当地定位到由液压端口98限定的容纳端口150内。这样，HCU 16将自动定位到液压联接容纳孔148和容纳端口150内。紧固件144可以与安装孔146螺纹地匹配，以将HCU 16紧固至轴箱12和差速组件14。因此，HCU 16可以在单个位置(即，单个安装垫片32)处安装至轴箱12，使得HCU 16安装在差速器壳40的顶部上，这提供了减小的包装环境和简化的安装。

液压联接容纳孔148的尺寸允许液压喷嘴100恰当地对准用于接收到容纳端口150内。允许液压喷嘴100在将HCU 16组装至差速器壳40期间定位在相对于孔148的直径的多个位置处，以适应外壳40的相对于轴箱12的相应的多个位置。第一O形环152可以密封地定位在安装垫片32与壳体歧管部分108之间。液压喷嘴100可以包括容纳在凹槽156中并且构造成密封地接合容纳端口150的第二O形环154。

一旦液压喷嘴100通过液压端口98适当地容纳，获得可接受的对准，紧固件144可以拧紧至与轴箱12的安装孔146的固定位置。此外，液压喷嘴100可以提供在安装位置中阻止液压喷嘴100围绕其轴线旋转的防旋转特性。在一个结构中，HCU 16可以在联接至轴箱12之前预填充液压流体。密封件(未具体示出)可以实现在液压喷嘴100与液压联接容纳孔148和/或容纳端口150之间的界面处。该密封件可以在将液压喷嘴100定位到液压联接容纳孔148和/或容纳端口150内的动作期间被刺穿。

这些实施例的上述说明已被提供用于例示和说明目的。非旨在穷举或限制本发明。特定实施例的单独的元件或特征一般不限于特定实施例，但在适用的情况下是可互换的并且可被用于即使未被具体示出或说明的选定实施例。同一特征也可以以许多方式改变。这些变型不被视为背离本发明，所有这些改进旨在包括在本发明的范围内。

Claims

1.一种电子限滑差速系统，包括：

轴箱，所述轴箱限定内部腔室；

差速组件，所述差速组件布置在所述内部腔室内；以及

液压控制单元，所述液压控制单元直接联接至所述轴箱的顶部，使得所述液压控制单元安装在所述差速组件的顶部上，

其中，所述轴箱的所述顶部限定构造成容纳所述液压控制单元的壳体安装结构的安装垫片，

其中，所述液压控制单元包括壳体，所述壳体具有构造成与限定在所述安装垫片中的多个安装孔对准的多个容纳孔，并且多个紧固件延伸穿过对准的所述容纳孔和安装孔以将所述液压控制单元联接至所述安装垫片。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述安装垫片是所述轴箱的最上表面。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述液压控制单元的壳体包括蓄能器部分、壳体歧管部分和电机部分。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述壳体歧管部分包括构造成与所述多个安装孔对准的所述多个容纳孔。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述容纳孔从所述壳体歧管部分的顶部延伸至所述壳体歧管部分的底部。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述液压控制单元仅在所述安装垫片与所述壳体歧管部分之间的位置处联接至所述轴箱。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述多个容纳孔包括仅四个容纳孔，并且所述多个安装孔包括仅四个安装孔。

8.根据权利要求4所述的系统，其中，所述液压控制单元包括从所述壳体歧管部分向下延伸的液压喷嘴，并且所述安装垫片包括定位在所述多个安装孔的内部并且构造成通过其容纳所述液压喷嘴的液压容纳孔。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述差速组件包括：

差速器壳，所述差速器壳限定沿着所述差速器壳的旋转轴线共轴地对准的第一输出轴开口和第二输出轴开口；

第一侧齿轮和第二侧齿轮，所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮旋转地安装在所述差速器壳内，所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮沿着所述差速器壳的旋转轴线共轴地对准，所述第一侧齿轮限定构造成提供第一扭矩传输连接的第一轴开口，其中第一输出轴容纳在所述第一输出轴开口内，所述第二侧齿轮限定构造成提供第二扭矩传输连接的第二输出轴开口，其中所述第二输出轴容纳在所述第二输出轴开口内；

一对行星小齿轮，所述一对行星小齿轮安装在所述第一侧齿轮与所述第二侧齿轮之间，所述行星小齿轮两者均可旋转地安装在固定用于与所述差速器壳一起旋转的横轴上；

离合器封装，所述离合器封装包括交插在多个环形磨擦盘之间的多个环形板，所述离合器封装布置在所述横轴的第一侧上；以及

驱动器组件，所述驱动器组件包括容纳在活塞壳体中的活塞，所述驱动器组件构造成致动所述离合器封装，所述驱动器组件布置在所述横轴的与所述第一侧相对的第二侧上，所述驱动器组件包括构造成容纳所述液压喷嘴的液压端口。

10.根据权利要求9所述的系统，还包括至少部分地布置在所述差速器壳内的小齿轮，使得在所述小齿轮的端面与所述差速器壳的外表面之间限定间隙。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，在所述液压控制单元的顶部与车辆地板的底部之间限定第二间隙。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第二间隙在22mm与30mm之间。

13.根据权利要求9所述的系统，还包括联接所述离合器封装与所述驱动器组件的多个传递杆。

14.根据权利要求9所述的系统，其中，所述驱动器组件还包括保持器以及布置在所述活塞壳体的一侧上的第一针辊和布置在所述活塞壳体的相对侧上的第二针辊，以及其中，所述活塞还包括安装其上的至少一个O形环，所述至少一个O形环构造成沿着所述活塞壳体可滑动地贯穿。

15.根据权利要求9所述的系统，其中，所述液压端口从所述驱动器组件的外圆周延伸。

16.一种车辆，包括：

框架，所述框架具有前部和后部；

车辆地板；以及

电子限滑差速系统，包括：

轴箱，所述轴箱限定内部腔室；

差速组件，所述差速组件布置在所述内部腔室内；以及

17.根据权利要求16所述的车辆，其中，在所述液压控制单元的顶部与所述车辆地板的地板底盘的底部之间限定间隙。

18.根据权利要求17所述的车辆，其中，所述间隙在22mm与30mm之间。