CN111140635A - 用于抑制半轴齿轮之间的速度差的带离合器的限滑差速器 - Google Patents

Abstract

公开了用于抑制半轴齿轮之间的速度差的带离合器的限滑差速器，其中差速器组件包括差速器输入构件、差速器齿轮组、第一离合器和第二离合器。差速器输入构件可围绕差速器轴线旋转并限定内部腔体。差速器齿轮组容纳在差速器的腔体中且包括第一半轴齿轮和第二半轴齿轮。第一离合器具有多个第一离合器片和多个第二离合器片。第一离合器片可旋转地联接到差速器输入构件。第二离合器片与第一离合器片交错并可旋转地联接到第一半轴齿轮。第二离合器能选择性地操作以将第一半轴齿轮和第二半轴齿轮中的一个不可旋转地联接到差速器输入构件。

Description

用于抑制半轴齿轮之间的速度差的带离合器的限滑差速器

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年11月6日提交的美国第62/756，091号临时申请的权益，该申请的公开内容通过引用结合于此，如同下面充分详细阐述的那样。

技术领域

本公开涉及一种具有离合器的限滑差速器，用于选择性地抑制一对半轴齿轮之间的速度差。

背景技术

本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

在某些情况下，限滑差速器用于限制差速器齿轮组的半轴齿轮之间的速度差。典型地，限滑差速器将包括一个或多个摩擦离合器或离合器组件，每个离合器组件在差速器壳与其中一个半轴齿轮之间提供扭矩承载接口。可以使用弹簧来预加载离合器组件，以提供期望的扭矩承载能力。可选地，凸轮机构可以结合到限滑差速器中，其可以关于传递通过限滑差速器的扭矩的大小增加离合器组件上的负载，从而增加接口的扭矩承载能力。当下，电控致动器已经被结合到限滑差速器中，其使得离合器组件上的压缩力变化，从而改变离合器组件的扭矩承载能力。在一些配置中，电控致动器可以施加足够的压缩力来基本锁定差速器齿轮组(即，抑制半轴齿轮之间的速度差)。虽然这种配置对于实现它们的预期目的是令人满意的，但是当离合器组件承受如此重的负载时，它们可能具有相对较高的润滑要求。

发明内容

本部分提供本公开的概述，而不是对其全部范围或所有特征的全面公开。

在一种形式中，本公开提供一种差速器组件，其包括差速器输入构件、差速器齿轮组、第一离合器和第二离合器。差速器输入构件能围绕差速器轴线旋转并限定内部腔体。差速器齿轮组容纳在差速器的腔体中，并且包括第一半轴齿轮和第二半轴齿轮。第一离合器具有多个第一离合器片和多个第二离合器片。第一离合器片可旋转地联接到差速器输入构件。第二离合器片与第一离合器片交错并可旋转地联接到第一半轴齿轮。第二离合器能选择性地操作以将第一半轴齿轮和第二半轴齿轮中的一个不可旋转地联接到差速器输入构件。

从本文提供的描述中，进一步的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，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于所选实施例而不是所有可能的实现方式的说明性目的，并且不旨在限制本公开的范围。

图1是根据本公开的教导构造的第一差速器组件的剖视图；和

图2是根据本公开的教导构造的第二差速器组件的一部分的剖视图。

在附图的几个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

参考附图中的图1，根据本公开的教导构造的示例性电子限滑差速器组件通常由附图标记10表示。差速器组件10可以包括输入构件12、差速器齿轮组14、第一离合器16、第二离合器18、第一致动器20和第二致动器22。被配置成绕差速器轴线30旋转的输入构件12可以是能限定内部腔体32的差速器壳，内部腔体32可容纳差速器齿轮组14和第一离合器16。输入构件12被示出为与齿轮36可操作地关联，齿轮36在所提供的示例中恰好是斜齿轮，齿轮36被固定地联接到输入构件12以共同旋转。应当理解，齿轮36可以不同地配置，例如配置为一种锥齿轮(例如直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮、准双曲面齿轮)。

差速器齿轮组14可以包括插销40、多个差速器小齿轮42和一对半轴齿轮(sidegear)44a和44b。插销40可以垂直于差速器轴线30安装到输入构件12，从而延伸穿过内部腔体32。每个差速器小齿轮42可容纳在内部腔体32中，并可旋转地设置在插销40上。半轴齿轮44a和44b中的每个可以容纳在内部腔体32中，并且可以与差速器小齿轮42啮合。

第一离合器16可以是具有离合器组件50和施力板(apply plate)52的摩擦离合器。离合器组件50可以包括多个第一离合器片54和多个第二离合器片56。第一离合器片54能够可轴向滑动但不可旋转地联接到输入构件12，而第二离合器片56可以与第一离合器片54交错，并且可轴向滑动但不可旋转地联接到半轴齿轮44a和44b中的一个。在所提供的示例中，第一离合器片54具有容纳在输入构件12中的内花键孔中的外花键圆周，并且第二离合器片56具有容纳在半轴齿轮44a上的外花键毂上的内花键孔。施力板52可以邻接离合器组件50，并且可以沿着差速器轴线30平移，以向离合器组件50施加压缩力。在所提供的示例中，施力板52具有与输入构件12中的内花键孔接合的外花键圆周。

第二离合器18可以是爪式离合器，具有固定地联接到半轴齿轮44a和44b中的一个的第一爪式构件60，以及不可旋转但可轴向滑动地联接到输入构件12的第二爪式构件62。在所提供的示例中，第一爪式构件60包括多个面齿，这些面齿设置在半轴齿轮44b的与接合差速器小齿轮42的一侧相反的端部上，并且第二爪式构件62包括多个配合面齿，这些配合面齿可以沿着差速器轴线30选择性地平移成与半轴齿轮44b上的面齿接合和脱离接合。

第一致动器20被配置成沿着差速器轴线30选择性地平移施力板52，并且可以包括任何类型的致动器，例如液压缸。在所提供的示例中，第一致动器20包括第一滚珠坡道环70、第二滚珠坡道环72、多个第一滚珠74、多个第一推力元件(未具体示出)、第一推力轴承78、第二推力轴承80、第一复位弹簧82、第一从动齿轮84和第一驱动齿轮86。第一滚珠坡道环70和第二滚珠坡道环72可容纳在输入构件12上的第一安装毂上，使得输入构件12可相对于第一滚珠坡道环70和第二滚珠坡道环72绕差速器轴线30旋转。第一滚珠坡道环70可以安装到诸如容纳差速器组件10的壳体88的结构上，从而沿差速器轴线30轴向固定但可绕差速器轴线30旋转。第二滚珠坡道环72可以安装到该结构(例如，壳体88)上，以便不可旋转但可沿差速器轴线30轴向移动。第一滚珠坡道环70和第二滚珠坡道环72的表面可以限定多个第一滚珠坡道和第二滚珠坡道(未具体示出)，这些第一滚珠坡道和第二滚珠坡道可以在圆周方向上逐渐变细(即，第一滚珠坡道和第二滚珠坡道中的每一个都可以具有第一端和第二端，第二端在圆周方向上与第一端间隔开，并且随着第一滚珠坡道或第二滚珠坡道从第一端向第二端移位，第一滚珠坡道和第二滚珠坡道中的每一个的至少一部分可以逐渐变浅)。

每个第一滚珠74可以被容纳到相应对的第一滚珠坡道和第二滚珠坡道中。在这方面，第一滚珠坡道环70和第二滚珠坡道环72与第一滚珠74协作以形成第一滚珠坡道致动器，其中第一滚珠坡道环70围绕差速器轴线30在第一旋转方向上从第一旋转位置旋转到第二旋转位置导致第二滚珠坡道环72沿着差速器轴线30从第一轴向位置相应平移到第二轴向位置，与当第二滚珠坡道环72设置在第一轴向位置相比，第二滚珠坡道环72在第二轴向位置与第一滚珠坡道环70进一步间隔开。

第一推力轴承78可以围绕输入构件12设置，并且可以位于第一滚珠坡道环70的与第二滚珠坡道环72相对的一侧。螺母90可以拧到输入构件12的螺纹部分上，并且可以在与第一滚珠坡道环70相对的一侧邻接第一推力轴承78。

第二推力轴承80可以围绕输入构件12设置，并且可以位于第二滚珠坡道环72的与第一滚珠坡道环70相对的一侧。

第一复位弹簧82被配置成将第二滚珠坡道环72朝向第一轴向位置推动，并且可轴向设置在输入构件12与第二推力轴承80之间。在所提供的示例中，第一复位弹簧82是波形弹簧，但是应当理解，第一复位弹簧82可以包括一个或多个不同的弹簧，例如螺旋线圈压缩弹簧。

第一推力元件可以围绕差速器轴线30彼此间隔开，并且可以延伸穿过在第二推力轴承80与施力板52之间的输入构件12中的孔(未具体示出)。在所提供的示例中，每个第一推力元件包括销，但是应当理解，每个第一推力元件可以由多个部件形成，例如销和一个或多个滚珠，或者多个滚珠。

第一从动齿轮84能够可旋转地联接到第一滚珠坡道环70。在所提供的示例中，第一从动齿轮84是与第一滚珠坡道环70一体形成的扇形齿轮。第一驱动齿轮86与第一从动齿轮84啮合，并且可以通过电动马达90直接或间接驱动。在所提供的示例中，第一驱动齿轮86可旋转地联接到电动马达90的输出轴92，并且因此由电动马达90直接驱动。

第二致动器22被配置成沿着差速器轴线30选择性地平移第二爪式构件62，并且可以包括任何类型的致动器，例如螺线管。在所提供的示例中，第二致动器22包括第三滚珠坡道环100、第四滚珠坡道环102、多个第二滚珠104、多个第二推力元件(未具体示出)、第三推力轴承(未示出)、第四推力轴承110、第二复位弹簧112、第二从动齿轮114和第二驱动齿轮116。第三滚珠坡道环100和第四滚珠坡道环102可容纳在输入构件12上的第二安装毂上，使得输入构件12可相对于第三滚珠坡道环100和第四滚珠坡道环102绕差速器轴线30旋转。第三滚珠坡道环100可以安装到诸如壳体88的结构上，以便沿着差速器轴线30轴向固定但可绕差速器轴线30旋转。第四滚珠坡道环102可以安装到该结构(例如，壳体88)上，以便不可旋转但可沿差速器轴线30轴向移动。第三滚珠坡道环100和第四滚珠坡道环102的表面可以限定多个第三滚珠坡道和第四滚珠坡道(未具体示出)，这些滚珠坡道可以在圆周方向上逐渐变细(即，第三滚珠坡道和第四滚珠坡道中的每一个都可以具有第一端和与第一端周向间隔开的第二端，并且随着第三滚珠坡道或第四滚珠坡道从第一端向第二端移位，第三滚珠坡道和第四滚珠坡道中的每一个的至少一部分可以逐渐变浅)。

第二滚珠104中的每一个可以容纳在相应对的第三坡道和第四坡道中。在这方面，第三滚珠坡道环100和第四滚珠坡道环102与第二滚珠104协作以形成第二滚珠坡道致动器，其中第三滚珠坡道环100围绕差速器轴线30在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上从第一旋转位置旋转到第三旋转位置，导致第四滚珠坡道环102沿着差速器轴线30从第三轴向位置相应平移到第四轴向位置，与当第四滚珠坡道环102设置在第三轴向位置相比，第四滚珠坡道环102在第四轴向位置与第三滚珠坡道环100进一步间隔开。

第三推力轴承可以围绕输入构件12设置，并且可以位于第三滚珠坡道环100的与第四滚珠坡道环102相对的一侧。任何期望的装置，例如螺母或外部保持环，都可以用来在与第三滚珠坡道环100相对的一侧上邻接第三推力轴承。

第四推力轴承110可以围绕输入构件12设置，并且可以位于第四滚珠坡道环102的与第一滚珠坡道环70相对的一侧。

第二复位弹簧112被配置成沿着差速器轴线30远离第一爪式构件60推动第二爪式构件62。在所提供的示例中，第二复位弹簧112是波形弹簧，其沿着差速器轴线30设置在第一爪式构件60与第二爪式构件62之间，但是应当理解，第二复位弹簧112可以包括一个或多个不同的弹簧，例如螺旋卷压缩弹簧。

第二推力元件可以围绕差速器轴线30彼此间隔开，并且可以延伸穿过位于第四推力轴承110与第二爪式构件62之间的输入构件12中的孔(未具体示出)。在所提供的示例中，每个第二推力元件包括销，但是应当理解，每个第二推力元件可以由多个部件形成，例如销和一个或多个滚珠，或者多个滚珠。

第二从动齿轮114能够可旋转地联接到第三滚珠坡道环100。在所提供的示例中，第二从动齿轮114是与第三滚珠坡道环100一体形成的扇形齿轮。第二驱动齿轮116与第二从动齿轮114啮合，并且可以通过电动马达被直接或间接驱动。在所提供的示例中，第二驱动齿轮116可旋转地联接到电动马达90的输出轴92，并且因此直接由电动马达90驱动。

在操作中，第一滚珠坡道环70和第三滚珠坡道环100可以设置在第一旋转位置，从而将第二滚珠坡道环72和第四滚珠坡道环102分别定位在第一轴向位置和第三轴向位置。在这些位置，第一致动器20不向压紧离合器组件50的施力板52施加力，并且第二爪式构件62从第一爪式构件60脱离。在这种情况下，差速器组件10可以作为“开式差速器”操作。

在可能希望限制半轴齿轮44a与半轴齿轮44b之间的速度差的情况下，电动马达90可以被操作以(经由第一驱动齿轮86和第一从动齿轮84)在第一旋转方向上从第一旋转位置朝向第二旋转位置驱动(经由第一驱动齿轮86和第一从动齿轮84)第一滚珠坡道环70。第二滚珠坡道环72能够以相应的方式沿着差速器轴线30从第一轴向位置朝向第二轴向位置轴向移动。第二滚珠坡道环72以这种方式的移动相应地驱动第一推力元件和施力板52，使得离合器组件50的第一离合器片54和第二离合器片56被抵靠彼此压缩，并且压缩力被施加到离合器组件50。应当理解，施加到离合器组件50的压缩力可以通过在第一轴向位置与第二轴向位置之间改变第二滚珠坡道环72的位置来改变。

应当理解，电动马达90的在第一旋转方向上驱动第一滚珠坡道环70的操作将相应地在第一旋转方向上驱动第三滚珠坡道环100(经由第二驱动齿轮116和第二从动齿轮114)。然而，第三滚珠坡道环100和第四滚珠坡道环102的第三滚珠坡道和第四滚珠坡道被配置成使得第三滚珠坡道环100在第二旋转位置的定位不影响第四滚珠坡道环102沿着差速器轴线30的定位。在这点上，当第三滚珠坡道环100设置在第二旋转位置时，第四滚珠坡道环102沿着差速器轴线30设置在第三轴向位置。

有时可能希望完全抑制半轴齿轮44a与半轴齿轮44b之间的速度差。在这种情况下，电动马达90可以被操作以在第二旋转方向上从第一旋转位置朝向第三旋转位置驱动(经由第二驱动齿轮116和第二从动齿轮114)第三滚珠坡道环100。第四滚珠坡道环102可以以相应的方式沿着差速器轴线30从第三轴向位置轴向移动到第四轴向位置。第四滚珠坡道环102以这种方式的移动相应地驱动第二推力元件和第二爪式构件62，使得第二爪式构件62接合第一爪式构件60，从而抑制半轴齿轮44b与输入构件12之间的相对旋转。

应当理解，电动马达90在第二旋转方向上驱动第三滚珠坡道环100的操作将相应地在第二旋转方向上驱动第一滚珠坡道环70(经由第一驱动齿轮86和第一从动齿轮84)。然而，第一滚珠坡道环70和第二滚珠坡道环72的第一滚珠坡道和第二滚珠坡道被配置成使得第一滚珠坡道环70在第三旋转位置的定位不影响第二滚珠坡道环72沿着差速器轴线30的定位。在这点上，当第一滚珠坡道环70设置在第三旋转位置时，第二滚珠坡道环72沿着差速器轴线30设置在第一轴向位置。

根据本公开的教导构造的第二差速器组件10’的一部分在图2中描绘。在这个示例中，单个滚珠坡道致动器20’用于协调第一离合器16’和第二离合器18’的操作。更具体地说，第一爪式构件60’形成在输入构件12’上或可旋转地联接到输入构件12’，第二爪式构件62’不可旋转但可轴向滑动地联接到半轴齿轮44a’，在离合器组件50与输入构件12’之间使用弹簧150，包含环形垫片的第一推力元件152’轴向设置在第二爪式构件62’与施力板52之间，并且在第二滚珠坡道环72’与第二爪式构件62’之间使用单个推力轴承154。滚珠坡道致动器20’的第二滚珠坡道环72’可在第一轴向位置、第二轴向位置以及第一轴向位置与第二轴向位置之间的多个中间位置之间移动。

当第二滚珠坡道环72’位于第一轴向位置时，第二爪式构件62’与第一爪式构件60’脱离，弹簧150未压缩到组件中允许的最大程度，并且没有压缩力施加到离合器组件50上，使得差速器组件10’作为“开式差速器”操作。可以包括一个或多个弹簧(例如螺旋线圈压缩弹簧)的弹簧150，可以在输入构件12’与离合器组件50之间被预压缩。在这点上，弹簧150可以在输入构件12’与输入构件12’上的保持环(未示出)之间以压缩状态设置，使得需要超过预定阈值的压缩力来(进一步)压缩弹簧150。

当第二滚珠坡道环72’位于第二轴向位置时，施加在离合器组件50上的压缩力超过预定阈值，使得弹簧150进一步压缩，并且第二爪式构件62’移动到与第一爪式构件60’接合。在这种情况下，第一爪式构件60’和第二爪式构件62’彼此的接合抑制了半轴齿轮44a’与输入构件12’之间的相对旋转。

当第二滚珠坡道环72’位于第一位置与第二位置之间的任意无限中间位置时，压缩力施加在离合器组件50上，其倾向于抑制半轴齿轮44a’与输入构件12’之间的相对旋转。然而，施加在离合器组件50上的压缩力不超过预定阈值，使得弹簧150保持在其预压缩状态，并且第二爪式构件62’从第一爪式构件60’脱离。

为了说明和描述的目的，已经提供了实施例的前述描述。它并不旨在穷举或限制本公开。特定实施例的单个元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在适用的情况下是可互换的，并且可以用在选定的实施例中，即使没有具体示出或描述。特定实施例的单个元件或特征也可以以许多方式变化。这些变化不应被视为偏离本公开，并且所有这些修改都旨在包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种差速器组件，包括：

差速器输入构件，能围绕差速器轴线旋转并限定内部腔体；

差速器齿轮组，容纳在所述差速器的腔体中，所述差速器齿轮组具有第一半轴齿轮和第二半轴齿轮；

第一离合器，具有多个第一离合器片和多个第二离合器片，所述第一离合器片可旋转地联接到所述差速器输入构件，所述第二离合器片与所述第一离合器片交错并可旋转地联接到所述第一半轴齿轮；和

第二离合器，能选择性地操作以将所述第一半轴齿轮和所述第二半轴齿轮中的一个不可旋转地联接到所述差速器输入构件。

2.根据权利要求1所述的差速器组件，还包括围绕所述差速器输入构件设置的第一滚珠坡道致动器，所述第一滚珠坡道致动器具有第一输出构件，所述第一输出构件能沿着所述差速器轴线移动以改变施加在所述第一离合器片和所述第二离合器片上的压缩力。

3.根据权利要求2所述的差速器组件，还包括围绕所述差速器输入构件设置的第二滚珠坡道致动器，所述第二滚珠坡道致动器具有第二输出构件，所述第二输出构件能沿着所述差速器轴线移动以接合和脱离所述第二离合器。

4.根据权利要求3所述的差速器组件，其中所述第二离合器是爪式离合器。

5.根据权利要求3所述的差速器组件，其中所述第一滚珠坡道致动器和所述第二滚珠坡道致动器由共同的旋转电动马达操作。

6.根据权利要求5所述的差速器组件，其中所述共同的旋转电动马达具有输出轴，其中所述第一滚珠坡道致动器具有第一滚珠坡道环和第二滚珠坡道环，其中所述第二滚珠坡道致动器具有第三滚珠坡道环和第四滚珠坡道环，其中第一驱动齿轮和第二驱动齿轮联接到所述输出轴以便与其一起旋转，其中第一从动齿轮可旋转地联接到所述第一滚珠坡道环并与所述第一驱动齿轮啮合，并且其中第二从动齿轮可旋转地联接到所述第三滚珠坡道环并与所述第二驱动齿轮啮合。

7.根据权利要求1所述的差速器组件，其中所述第一离合器和所述第二离合器彼此轴向同轴，并且顺序操作。

8.根据权利要求7所述的差速器组件，还包括围绕所述差速器输入构件设置的滚珠坡道致动器，所述滚珠坡道致动器具有第一输出构件，该第一输出构件能沿着所述差速器轴线移动，以改变施加在所述第一离合器片和所述第二离合器片上的压缩力并控制所述第二离合器的接合和脱离。

9.根据权利要求8所述的差速器组件，其中所述第二离合器包括爪式离合器，具有可旋转地联接到所述差速器输入端的第一爪式构件和轴向设置在所述第一离合器与所述滚珠坡道致动器之间的第二爪式构件。

10.根据权利要求9所述的差速器组件，还包括弹簧，其中所述第一离合器片和所述第二离合器片形成离合器组件，其中所述离合器组件轴向设置在所述弹簧与所述第二爪式构件之间，并且其中所述弹簧被预压缩至超过预定阈值力的力。

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