CN111527330A - 锁止式差速器组件 - Google Patents

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CN111527330A
CN111527330A CN201980006949.3A CN201980006949A CN111527330A CN 111527330 A CN111527330 A CN 111527330A CN 201980006949 A CN201980006949 A CN 201980006949A CN 111527330 A CN111527330 A CN 111527330A
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differential
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rotation
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乔蒂·博尔冈卡尔
瓦沙·莫汉·尼曼
苏达卡尔·桑格尔
查德·希尔曼
乔丹·艾伦
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Eaton Intelligent Power Ltd
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Abstract

本发明公开了一种锁止式差速器组件(10)，其包括差速器壳体(12)。锁环(40)能够可选择地与第一侧齿轮(18，20)接合，以可选择地防止该第一侧齿轮(18，20)和第二侧齿轮(18，20)相对于该差速器壳体(12)旋转。柱塞(30)能够沿柱塞轴线(55)平移通过该差速器壳体(12)中的孔(68)。至少当该锁环(40)与该第一侧齿轮(18，20)接合时，该柱塞(30)将与该锁环(40)接触。该柱塞(30)相对于该差速器壳体(12)的沿该柱塞轴线(55)的位置指示该锁环(40)的接合状态。非接触式传感器连接到该差速器壳体(12)并被定位成与该差速器壳体(12)相距固定的预定距离。该传感器用于检测该柱塞(30)与该传感器的接近度，并输出指示该锁环(40)的接合状态的可电检测信号。

Description

锁止式差速器组件
背景技术
与传统的“开放式”汽车差速器相比，锁止式差速器可以具有附加能力。与具有“开放式”差速器的车辆相比，具有锁止式差速器的车辆在驱动轮处的牵引力的使用可能会增加。牵引力的使用可以通过将轮轴上的两个驱动轮中的每个驱动轮限制在相同的旋转速度来增加，而不考虑可用的牵引力或在每个车轮上采用的道路路径。锁止式差速器使在轮轴上的两个车轮一起转动，就像在一个共同的车轴上一样。
开放式差速器或解锁锁止式差速器允许在轮轴上的每个车轮以不同的速度旋转。当车辆通过弯道时，在较小(内)半径上的车轮比在较大(外)半径上的车轮更慢地旋转。在没有解锁或开放式差速器的情况下，轮胎中的一个轮胎可能会在转弯时磨损。在具有开放式差速器的情况下，当轮轴的一个车轮在光滑的路面上时，在光滑表面上的车轮可能趋向于自旋，而另一个车轮可能没有足够的扭矩施加到该车轮上来移动车辆。例如，具有开放式差速器的一些车辆可能无法在车轮中的一个车轮下有湿冰的情况下爬上山坡，不管另一个车轮下的道路多干燥(这可能被称为对开路面)。
相比之下，锁定的差速器迫使在同一轮轴的两侧上的车轮以相同的速度一起旋转。因此，每个车轮可以施加与车轮/道路牵引力和动力系容量所允许的扭矩一样大的扭矩。在具有对开路面的山坡上的车辆的示例中，锁定的差速器可以允许车辆爬上具有开放式差速器的其他方面相同的车辆不可能爬上的山坡。锁止式差速器还可以提供更好的牵引力，这导致在某些条件下，例如在直线加速赛或雪犁操作中，提高的车辆性能。
一些车辆具有可以从解锁状态重新配置到锁定状态的差速器。此类车辆可以在正常条件下在差速器处于解锁状态的情况下操作，例如，以防止轮胎在转弯时磨损，并且当遇到车轮打滑时，可以被重新配置为用锁定的差速器操作。
发明内容
本发明提供了一种锁止式差速器组件，该锁止式差速器组件包括限定旋转轴线的差速器壳体。锁环能够可选择地与第一侧齿轮接合，以可选择地防止所述第一侧齿轮和第二侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转。柱塞能够沿柱塞轴线平移通过所述差速器壳体中的孔。至少当所述锁环与所述第一侧齿轮接合时，所述柱塞将与所述锁环接触。所述柱塞相对于所述差速器壳体的沿所述柱塞轴线的位置指示所述锁环的接合状态。非接触式传感器连接到所述差速器壳体。所述非接触式传感器被定位成与所述差速器壳体相距固定的预定距离。所述非接触式传感器用于检测所述柱塞与所述非接触式传感器的接近度并且输出指示所述锁环的所述接合状态的可电检测信号。
引言
本文公开的第一方面是一种锁止式差速器组件，包括：差速器壳体，所述差速器壳体限定旋转轴线；锁环，所述锁环能够可选择地与第一侧齿轮接合，以可选择地防止所述第一侧齿轮和第二侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转；柱塞，所述柱塞能够沿柱塞轴线平移通过所述差速器壳体中的孔，至少当所述锁环与所述第一侧齿轮接合时，所述柱塞将与所述锁环接触，所述柱塞相对于所述差速器壳体的沿所述柱塞轴线的位置指示所述锁环的接合状态；以及非接触式传感器，所述非接触式传感器连接到所述差速器壳体，其中：所述非接触式传感器被定位成与所述差速器壳体相距固定的预定距离；并且所述非接触式传感器用于检测所述柱塞与所述非接触式传感器的接近度并且输出指示所述锁环的所述接合状态的可电检测信号。
在该第一方面的示例中，所述柱塞被弹簧加载以保持与所述锁环接触。
在该第一方面的示例中，所述柱塞轴线与所述旋转轴线平行，所述柱塞轴线与所述旋转轴线间隔开预定半径，并且所述柱塞轴线以所述差速器壳体围绕所述旋转轴线的预定旋转角度与所述非接触式传感器相交。
在该第一方面的示例中，所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端，并且所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分通过所述差速器壳体中的所述孔滑动地设置。
在该第一方面的该示例的示例中，所述柱塞包括：从圆柱形柄部延伸的圆柱形颈部，所述圆柱形颈部的颈部直径小于柄部直径，肩部限定在所述圆柱形颈部和所述圆柱形柄部之间的界面处，所述孔是具有小直径部分和大直径部分的阶梯式圆柱形孔，所述小直径部分与所述圆柱形颈部进行滑动配合，所述大直径部分与所述圆柱形柄部进行滑动配合，并且螺旋弹簧至少部分地在所述大直径部分内围绕所述圆柱形颈部设置。
在该第一方面的示例中，所述锁止式差速器组件还包括连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环的弹簧。
在该第一方面的该示例的示例中，所述弹簧是在所述差速器壳体和所述柱塞的肩部之间的围绕所述柱塞的颈部设置的螺旋弹簧。
在该第一方面的示例中，所述锁止式差速器组件还包括刚性附接到所述差速器壳体的柱塞筒组件，所述柱塞筒组件包括：柱塞筒主体，所述柱塞筒主体具有沿所述柱塞轴线限定在其中的筒孔；所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端，其中：所述柱塞滑动地设置在所述筒孔中；并且所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分滑动地设置在所述筒孔中；以及弹簧，所述弹簧设置在所述筒孔中，所述弹簧连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环。
在该第一方面的该示例的示例中，所述弹簧是在所述差速器壳体和所述柱塞的肩部之间设置的螺旋弹簧。
在该第一方面的该示例的另一个示例中，所述柱塞筒主体具有限定在筒外径上的螺纹，所述差速器壳体具有限定在其中的互补螺纹，并且限定在所述柱塞筒主体中的所述螺纹接合限定在所述差速器壳体中的所述互补螺纹以将所述柱塞筒组件刚性附接到所述差速器壳体。
在该第一方面的示例中，所述锁止式差速器组件还包括：托架，所述托架连接到所述差速器壳体以支撑所述非接触式传感器；以及轴承，所述轴承设置在所述托架和所述差速器壳体之间，以在所述差速器壳体围绕所述旋转轴线旋转期间减小所述托架和所述差速器壳体之间的摩擦和磨损。
在该第一方面的该示例的示例中，所述锁止式差速器组件还包括螺纹螺母，所述螺纹螺母附接到所述托架以将所述非接触式传感器附接到所述托架。
在该第一方面的该示例的另一个示例中，所述锁止式差速器组件还包括保持环，所述保持环部分地设置在所述差速器壳体中限定的环形凹槽中以将所述托架保持在所述差速器壳体上。
在该第一方面的该示例的再一个示例中，所述轴承是推力滚针轴承。
在该第一方面的示例中，所述传感器是霍尔效应传感器。
在该第一方面的示例中，所述传感器是可变磁阻传感器。
在该第一方面的示例中，所述锁止式差速器组件还包括：齿轮室，所述齿轮室由所述差速器壳体限定；其中所述第一侧齿轮设置在所述差速器壳体的第一端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转，并且所述第二侧齿轮设置在所述差速器壳体的与所述第一端相对的第二端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转；以及至少两个小齿轮，所述至少两个小齿轮可旋转地支撑在所述齿轮室中，所述至少两个小齿轮中的每个小齿轮与所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮啮合接合。
在该第一方面的该示例的示例中，所述锁止式差速器组件还包括：侧齿轮卡爪，所述侧齿轮卡爪平行于所述旋转轴线限定在所述第一侧齿轮的外径上；互补卡爪，所述互补卡爪围绕所述锁环的内表面限定，通过沿着所述旋转轴线将所述锁环从脱离位置平移到接合位置，所述互补卡爪能够可选择地与所述侧齿轮卡爪接合；以及脱离弹簧，所述脱离弹簧设置在所述差速器壳体和所述锁环之间以将所述锁环朝向所述脱离位置偏置；其中当所述锁环处于所述接合位置时，基本上防止所述第一侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转，并且当所述锁环处于所述脱离位置时，所述第二侧齿轮相对于所述差速器壳体自由旋转。
应当理解，本文公开的锁止式差速器组件的任何特征可能以任何期望的方式和/或配置被组合在一起。
本文公开的第二方面是一种锁止式差速器组件，包括：差速器壳体，所述差速器壳体限定旋转轴线；锁环，所述锁环能够可选择地与第一侧齿轮接合，以可选择地防止所述第一侧齿轮和第二侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转；柱塞，所述柱塞能够沿柱塞轴线平移通过所述差速器壳体中的孔，所述柱塞被弹簧加载以保持与所述锁环接触，所述柱塞相对于所述差速器壳体的沿所述柱塞轴线的位置指示所述锁环的接合状态；非接触式传感器，所述非接触式传感器连接到所述差速器壳体，其中：所述非接触式传感器被定位成与所述差速器壳体相距固定的预定距离；并且所述非接触式传感器用于检测所述柱塞与所述非接触式传感器的接近度并且输出指示所述锁环的所述接合状态的可电检测信号；托架，所述托架连接到所述差速器壳体以支撑所述非接触式传感器；螺纹螺母，所述螺纹螺母附接到所述托架以将所述非接触式传感器附接到所述托架；保持环，所述保持环部分地设置在限定在所述差速器壳体中的环形凹槽中以将所述托架保持在所述差速器壳体上；以及推力滚针轴承，所述推力滚针轴承设置在所述托架和所述差速器壳体之间，以在所述差速器壳体围绕所述旋转轴线旋转期间减小所述托架和所述差速器壳体之间的摩擦和磨损；齿轮室，所述齿轮室由所述差速器壳体限定，其中所述第一侧齿轮设置在所述差速器壳体的第一端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转，并且所述第二侧齿轮设置在所述差速器壳体的与所述第一端相对的第二端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转；以及至少两个小齿轮，所述至少两个小齿轮可旋转地支撑在所述齿轮室中，所述至少两个小齿轮中的每个小齿轮与所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮啮合接合；侧齿轮卡爪，所述侧齿轮卡爪平行于所述旋转轴线限定在所述第一侧齿轮的外径上；互补卡爪，所述互补卡爪围绕所述锁环的内表面限定，通过沿着所述旋转轴线将所述锁环从脱离位置平移到接合位置，所述互补卡爪能够可选择地与所述侧齿轮卡爪接合；以及脱离弹簧，所述脱离弹簧设置在所述差速器壳体和所述锁环之间以将所述锁环朝向所述脱离位置偏置；其中当所述锁环处于所述接合位置时，基本上防止所述第一侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转，并且当所述锁环处于所述脱离位置时，所述第二侧齿轮相对于所述差速器壳体自由旋转；所述柱塞轴线与所述旋转轴线平行；所述柱塞轴线与所述旋转轴线间隔开预定半径；并且所述柱塞轴线以所述差速器壳体围绕所述旋转轴线的预定旋转角度与所述非接触式传感器相交；所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端；所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分通过所述差速器壳体中的所述孔滑动地设置；所述柱塞包括从圆柱形柄部延伸的圆柱形颈部；所述圆柱形颈部的颈部直径小于柄部直径；肩部限定在所述圆柱形颈部和所述圆柱形柄部之间的界面处；所述孔是具有小直径部分和大直径部分的阶梯式圆柱形孔；所述小直径部分与所述圆柱形颈部进行滑动配合；所述大直径部分与所述圆柱形柄部进行滑动配合；螺旋弹簧至少部分地在所述大直径部分内围绕所述圆柱形颈部设置在所述差速器壳体和所述柱塞的所述肩部之间；所述螺旋弹簧连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环；并且所述传感器选自由霍尔效应传感器和可变磁阻传感器组成的组。
应当理解，本文公开的第二方面的锁止式差速器组件的任何特征可能以任何期望的方式和/或配置被组合在一起。
本文公开的第三方面是一种锁止式差速器系统，包括：所述第一方面中公开的锁止式差速器组件；电开关，所述电开关用以可选择地闭合电路以向锁环致动器提供电力；电子状态指示器；以及电子驱动电路，所述电子驱动电路用于为所述电子状态指示器供电以指示所述锁止式差速器系统的状态，其中所述状态包括至少三个状态。
在该第三方面的示例中，所述电子驱动电路包括与所述非接触式传感器通信以接收指示所述锁环的所述接合状态的所述可电检测信号的电子控制单元(ECU)，所述ECU用以基于由所述非接触式传感器输出的所述可电检测信号来确定所述锁止式差速器系统的所述状态。
在该第三方面的示例中，所述状态选自由第一状态、第二状态和第三状态组成的组；所述第一状态是脱离状态，其中使所述电开关处于打开状况以断开到所述锁环致动器的电力并且所述锁环处于所述脱离位置；所述第二状态是接合状态，其中使所述电开关处于闭合状况从而将电力连接到所述锁环致动器并且所述锁环处于所述接合位置；并且所述第三状态是过渡状态，其中使所述电开关处于打开状况从而断开到所述锁环致动器的电力并且所述锁环处于所述接合位置，或者所述电开关处于闭合状况从而将电力连接到所述锁环致动器并且所述锁环处于所述脱离位置。
在该第三方面的该示例的示例中，所述电子状态指示器是可选择地点亮的指示器并且所述状态由闪光代码来指示。
应当理解，本文公开的锁止式差速器系统的任何特征可能以任何期望的方式和/或配置被组合在一起。
本文公开的第四方面是一种用于检测差速器组件中的锁环的接合状态的传感器系统，包括：可选择性锁止式差速器，所述可选择性锁止式差速器用于车辆轮轴；差速器壳体，所述差速器壳体限定旋转轴线；锁环，所述锁环能够可选择地与第一侧齿轮接合，以可选择地防止所述第一侧齿轮和第二侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转；柱塞，所述柱塞能够沿柱塞轴线平移通过所述差速器壳体中的孔，至少当所述锁环与所述第一侧齿轮接合时，所述柱塞将与所述锁环接触，所述柱塞相对于所述差速器壳体的沿所述柱塞轴线的位置指示所述锁环的接合状态；以及非接触式传感器，所述非接触式传感器连接到所述差速器壳体，其中：所述非接触式传感器被定位成与所述差速器壳体相距固定的预定距离；并且所述非接触式传感器用于检测所述柱塞与所述非接触式传感器的接近度并且输出指示所述锁环的所述接合状态的可电检测信号。
在该第四方面的示例中，所述柱塞轴线与所述旋转轴线平行；所述柱塞轴线与所述旋转轴线间隔开预定半径；并且所述柱塞轴线以所述差速器壳体围绕所述旋转轴线的预定旋转角度与所述非接触式传感器相交。
在该第四方面的示例中，所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端；并且所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分通过所述差速器壳体中的所述孔滑动地设置。
在该第四方面的该示例的示例中，所述柱塞包括从圆柱形柄部延伸的圆柱形颈部；所述圆柱形颈部的颈部直径小于柄部直径；肩部限定在所述圆柱形颈部和所述圆柱形柄部之间的界面处；所述孔是具有小直径部分和大直径部分的阶梯式圆柱形孔；所述小直径部分与所述圆柱形颈部进行滑动配合；所述大直径部分与所述圆柱形柄部进行滑动配合；并且螺旋弹簧至少部分地在所述大直径部分内围绕所述圆柱形颈部设置。
在该第四方面的示例中，所述传感器系统还包括连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环的弹簧，所述弹簧是在所述差速器壳体和所述柱塞的肩部之间的围绕所述柱塞的颈部设置的螺旋弹簧。
在该第四方面的示例中，所述传感器系统还包括
刚性附接到所述差速器壳体的柱塞筒组件，所述柱塞筒组件包括：柱塞筒主体，所述柱塞筒主体具有沿所述柱塞轴线限定在其中的筒孔；所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端，其中：所述柱塞滑动地设置在所述筒孔中；并且所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分滑动地设置在所述筒孔中；以及弹簧，所述弹簧设置在所述筒孔中，所述弹簧连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环。在该第四方面的该示例的示例中，所述弹簧是在所述差速器壳体和所述柱塞的肩部之间设置的螺旋弹簧。在该第四方面的该示例的另一个示例中，所述柱塞筒主体具有限定在筒外径上的螺纹；所述差速器壳体具有限定在其中的互补螺纹；并且限定在所述柱塞筒主体中的所述螺纹接合限定在所述差速器壳体中的所述互补螺纹以将所述柱塞筒组件刚性附接到所述差速器壳体。
在该第四方面的示例中，所述传感器系统还包括：
托架，所述托架连接到所述差速器壳体以支撑所述非接触式传感器；以及轴承，所述轴承设置在所述托架和所述差速器壳体之间，以在所述差速器壳体围绕所述旋转轴线旋转期间减小所述托架和所述差速器壳体之间的摩擦和磨损。在该第四方面的该示例的示例中，所述传感器系统还包括螺纹螺母，所述螺纹螺母附接到所述托架以将所述非接触式传感器附接到所述托架。在该第四方面的该示例的另一个示例中，所述传感器系统还包括保持环，所述保持环部分地设置在所述差速器壳体中限定的环形凹槽中以将所述托架保持在所述差速器壳体上。在该第四方面的该示例的再一个示例中，所述轴承是推力滚针轴承。
在该第四方面的示例中，所述传感器是霍尔效应传感器。
在该第四方面的示例中，所述传感器是可变磁阻传感器。
在该第四方面的示例中，所述传感器系统还包括：齿轮室，所述齿轮室由所述差速器壳体限定，其中所述第一侧齿轮设置在所述差速器壳体的第一端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转，并且所述第二侧齿轮设置在所述差速器壳体的与所述第一端相对的第二端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转；以及至少两个小齿轮，所述至少两个小齿轮可旋转地支撑在所述齿轮室中，所述至少两个小齿轮中的每个小齿轮与所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮啮合接合。在该第四方面的该示例的示例中，所述传感器系统还包括：侧齿轮卡爪，所述侧齿轮卡爪平行于所述旋转轴线限定在所述第一侧齿轮的外径上；互补卡爪，所述互补卡爪围绕所述锁环的内表面限定，通过沿着所述旋转轴线将所述锁环从脱离位置平移到接合位置，所述互补卡爪能够可选择地与所述侧齿轮卡爪接合；弹簧，所述弹簧设置在所述差速器壳体和所述锁环之间以将所述锁环朝向所述脱离位置偏置；并且其中当所述锁环处于所述接合位置时，基本上防止所述第一侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转，并且当所述锁环处于所述脱离位置时，所述第二侧齿轮相对于所述差速器壳体自由旋转。
应当理解，本文公开的传感器系统的任何特征可能以任何期望的方式和/或配置被组合在一起。
本文公开的第五方面是一种用于检测差速器组件中的锁环的接合状态的传感器系统，包括：可选择性锁止式差速器，所述可选择性锁止式差速器用于车辆轮轴；差速器壳体，所述差速器壳体限定旋转轴线；锁环，所述锁环能够可选择地与第一侧齿轮接合，以可选择地防止所述第一侧齿轮和第二侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转；柱塞，所述柱塞能够沿柱塞轴线平移通过所述差速器壳体中的孔，至少当所述锁环与所述第一侧齿轮接合时，所述柱塞将与所述锁环接触，所述柱塞相对于所述差速器壳体的沿所述柱塞轴线的位置指示所述锁环的接合状态；以及非接触式传感器，所述非接触式传感器连接到所述差速器壳体，其中：所述非接触式传感器被定位成与所述差速器壳体相距固定的预定距离；所述非接触式传感器用于检测所述柱塞与所述非接触式传感器的接近度并且输出指示所述锁环的所述接合状态的可电检测信号；托架，所述托架连接到所述差速器壳体以支撑所述非接触式传感器；螺纹螺母，所述螺纹螺母附接到所述托架以将所述非接触式传感器附接到所述托架；保持环，所述保持环部分地设置在限定在所述差速器壳体中的环形凹槽中以将所述托架保持在所述差速器壳体上；以及推力滚针轴承，所述推力滚针轴承设置在所述托架和所述差速器壳体之间，以在所述差速器壳体围绕所述旋转轴线旋转期间减小所述托架和所述差速器壳体之间的摩擦和磨损；齿轮室，所述齿轮室由所述差速器壳体限定，其中所述第一侧齿轮设置在所述差速器壳体的第一端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转，并且所述第二侧齿轮设置在所述差速器壳体的与所述第一端相对的第二端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转；以及至少两个小齿轮，所述至少两个小齿轮可旋转地支撑在所述齿轮室中，所述至少两个小齿轮中的每个小齿轮与所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮啮合接合；侧齿轮卡爪，所述侧齿轮卡爪平行于所述旋转轴线限定在所述第一侧齿轮的外径上；互补卡爪，所述互补卡爪围绕所述锁环的内表面限定，通过沿着所述旋转轴线将所述锁环从脱离位置平移到接合位置，所述互补卡爪能够可选择地与所述侧齿轮卡爪接合；以及脱离弹簧，所述脱离弹簧设置在所述差速器壳体和所述锁环之间以将所述锁环朝向所述脱离位置偏置；其中：所述柱塞轴线与所述旋转轴线平行；所述柱塞轴线与所述旋转轴线间隔开预定半径；并且所述柱塞轴线以所述差速器壳体围绕所述旋转轴线的预定旋转角度与所述非接触式传感器相交。
在该第五方面的示例中，所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端；所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分通过所述差速器壳体中的所述孔滑动地设置；所述柱塞包括从圆柱形柄部延伸的圆柱形颈部；所述圆柱形颈部的颈部直径小于柄部直径；肩部限定在所述圆柱形颈部和所述圆柱形柄部之间的界面处；所述孔是具有小直径部分和大直径部分的阶梯式圆柱形孔；所述小直径部分与所述圆柱形颈部进行滑动配合；所述大直径部分与所述圆柱形柄部进行滑动配合；螺旋弹簧至少部分地在所述大直径部分内围绕所述圆柱形颈部设置；并且所述弹簧在所述差速器壳体和所述柱塞的所述肩部之间围绕所述柱塞的颈部设置，所述螺旋弹簧用以将所述柱塞推向所述锁环。
在该第五方面的示例中，所述传感器系统还包括刚性附接到所述差速器壳体的柱塞筒组件，所述柱塞筒组件包括：柱塞筒主体，所述柱塞筒主体具有沿所述柱塞轴线限定在其中的筒孔；并且所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端，其中：所述柱塞滑动地设置在所述筒孔中；所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分滑动地设置在所述筒孔中；螺旋弹簧设置在所述筒孔中，所述螺旋弹簧连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环；所述螺旋弹簧设置在所述差速器壳体和所述柱塞的肩部之间；所述柱塞筒主体具有限定在筒外径上的螺纹；所述差速器壳体具有限定在其中的互补螺纹；并且限定在所述柱塞筒主体中的所述螺纹接合限定在所述差速器壳体中的所述互补螺纹以将所述柱塞筒组件刚性附接到所述差速器壳体。
应当理解，本文公开的第五方面的传感器系统的任何特征可能以任何期望的方式和/或配置被组合在一起。
另外，应当理解，锁止式差速器组件和/或锁止式差速器系统的任何方面和/或传感器系统的任何方面的特征的任何组合可能以任何期望方式一起使用和/或组合，和/或可以与本文公开的示例中的任一个示例一起使用和/或组合。
附图说明
通过参考以下详细描述和附图，本公开的示例的特征将变得显而易见，其中类似的附图标号对应于类似的但可能不相同的部件。为了简洁起见，具有先前描述的功能的附图标号或特征可以结合或可以不结合它们出现的其他附图来描述。
图1是根据本公开的示例的具有锁止式差速器系统的车辆的示意图；
图2是根据本公开的锁环处于脱离位置的差速器组件的示例的半示意性剖视图；
图3是描绘根据本公开的闪光代码的示例的时间曲线图；
图4是根据本公开的具有柱塞筒的示例的来自图2的差速器组件的另一个示例的半示意性剖视图；并且
图5是包括固定地附接到锁环的柱塞的示例的来自图2的差速器组件的另一个示例的半示意性剖视图。
具体实施方式
本公开整体涉及锁止式差速器，并且更具体地涉及车辆驱动轮轴中使用的电控锁止式差速器。如本文所用，电控锁止式差速器意味着响应于电子信号在解锁状态和锁定状态之间变化的差速器。在锁定状态下，连接到差速器的两个车轴以相同的速度在相同的方向上一起旋转。电子信号可以响应于车辆状况(例如检测到车轮打滑)自动产生。电子信号也可以响应于来自操作者的需求而产生，例如，操作者可以按下车辆的控制面板上的按钮。
本公开的示例可以允许差速器以高于类似尺寸的现有锁止式差速器的扭矩来操作。此外，状态指示器可以通过提供关于本公开的电控锁止式差速器系统的操作的更详细和准确的信息来提供更令人满意的用户体验。例如，在锁止式差速器安装在转向轮轴上(例如，在前轮驱动车辆的前轮轴上)的应用中，在锁定状态下操作可改变车辆的转向动力。这样，本公开的示例可以快速提供锁止式差速器的接合状态的指示。
参考图1，车辆70的动力系5包括马达6、连接到马达的传动轴7以及轮轴组件8。传动轴7例如通过传动装置(未示出)连接，以旋转地驱动轮轴外壳9内的车轴13、13’。轮轴组件8包括轮轴外壳9、支撑在轮轴外壳9中的锁止式差速器组件10，以及分别连接到第一驱动轮98和第二驱动轮98’的车轴13、13’。轮轴外壳9可以是驱动桥的部分。设置在差速器壳体12内的齿轮组97将旋转动力从差速器壳体12传递到车轴13、13’，并且可选择地允许车轴13和13’之间的相对旋转。本公开的锁止式差速器组件10可以包括在用于后轮驱动车辆的后轮轴、用于前轮驱动车辆的驱动桥、用于四轮驱动车辆或任何车辆动力系的分动箱中。
参考图2，示意性地描绘了锁止式差速器组件10的横截面的一部分的示例。锁止式差速器组件10具有限定旋转轴线14和齿轮室16的差速器壳体12。差速器壳体12在轮轴外壳9(参见图1)中围绕旋转轴线14旋转。第一侧齿轮18被设置在差速器壳体12的第一端19处，用于相对于差速器壳体12可选择性地旋转。第二侧齿轮20(图2中示意性地示出)被设置在差速器壳体12的与第一端19相对的第二端(未示出)处，用于相对于差速器壳体12可选择地旋转。
第一侧齿轮18具有平行于旋转轴线14的限定在第一侧齿轮18的外径24上的侧齿轮卡爪22。至少两个小齿轮26可旋转地支撑在齿轮室16中。至少两个小齿轮26中的每个小齿轮与第一侧齿轮18和第二侧齿轮20啮合接合。第一侧齿轮18和第二侧齿轮20分别连接到车轴13、13’(参见图1)。
锁止式差速器组件10包括被示意性地示为连接到锁环40的锁环致动器28。
图2描绘了脱离弹簧34，该脱离弹簧设置在差速器壳体12和锁环40之间以将锁环40朝向脱离位置偏置，如图2所示。保持环102被插入到差速器壳体12中的环形凹槽81中以防止托架32相对于差速器壳体12轴向移动。
在一个示例中，柱塞30被固定以用于与差速器壳体12一起旋转，并且柱塞30能够沿旋转轴线14相对于差速器壳体12平移。在差速器壳体围绕旋转轴线14旋转时，柱塞30绕旋转轴线14轨道运行。因此，针对差速器壳体12围绕旋转轴线14的每次旋转，安装在托架32上的非接触式传感器15能够检测柱塞30的位置至少一次。
在本公开的示例中，锁止式差速器组件10具有锁环40。锁环40包括围绕锁环40的内表面43限定的互补卡爪42。通过沿旋转轴线14将锁环40从图2所示的脱离位置平移到图2所描绘的取向上的脱离位置的左侧的接合位置，互补卡爪42能够可选择地与侧齿轮卡爪22接合。
根据本公开，锁止式差速器组件10的示例包括限定旋转轴线14的差速器壳体12。锁环40能够可选择地与第一侧齿轮18接合，以可选择地防止第一侧齿轮18和第二侧齿轮20相对于差速器壳体12旋转。柱塞30能够沿柱塞轴线55平移通过差速器壳体12中的孔68。至少当锁环40与第一侧齿轮18接合时，柱塞30将与锁环接触。在一些示例中，柱塞30可以保持与锁环40接触。在一些示例中，柱塞30可以被弹簧加载以保持与锁环40接触。柱塞30相对于差速器壳体12的沿柱塞轴线55的位置指示锁环40的接合状态。
非接触式传感器15连接到差速器壳体12。非接触式传感器15被定位成与差速器壳体12相距固定的预定距离。非接触式传感器15用于检测柱塞30与非接触式传感器15的接近度，并且输出指示锁环40的接合状态的可电检测信号。
柱塞轴线55与旋转轴线14平行。柱塞轴线55与旋转轴线间隔开预定半径37。在差速器壳体12围绕旋转轴线14旋转时，柱塞30绕旋转轴线14轨道运行。针对柱塞30绕旋转轴线14的每次轨道运行，柱塞轴线55与非接触式传感器15相交一次。柱塞轴线55以差速器壳体12围绕旋转轴线14的预定旋转角度与非接触式传感器15相交。
柱塞30具有接触端58和在接触端58远侧的感测端63。柱塞30具有穿透部分57。穿透部分57通过差速器壳体12中的孔68滑动地设置。
在图2、图4和图5中，双箭头111描绘了柱塞30、30’、30”沿柱塞轴线55的移动。双箭头112描绘了锁环40平行于柱塞轴线55和旋转轴线14的移动。
在图2中描绘的示例中，柱塞30包括从圆柱形柄部90延伸的圆柱形颈部93。圆柱形颈部93的颈部直径69小于柄部直径71。肩部91限定在圆柱形颈部93和圆柱形柄部90之间的界面处。孔68是具有小直径部分65和大直径部分66的阶梯式圆柱形孔。如本文中所用，“小”直径部分用于标识小直径部分65。在本上下文中，“小”是指具有比大直径部分66小至少0.001英寸的直径。类似地，“大”直径部分在本文中用于标识大直径部分66。在本上下文中，“大”是指具有比小直径部分65大至少0.001英寸的直径。小直径部分65与圆柱形颈部93进行滑动配合。大直径部分66与圆柱形柄部90进行滑动配合。在一个示例中，滑动配合可以是允许柱塞30在孔68中滑动的ANSI 4.1I类(松配合)、II类(自由配合)，III类(中等配合)或其他类似配合。螺旋弹簧60’至少部分地在大直径部分66内围绕圆柱形颈部93设置。在图2所描绘的示例中，螺旋弹簧60’的压缩致使柱塞30被弹簧加载以保持与锁环40的接触。尽管在图2中描绘了螺旋弹簧60’，但应当理解，任何合适的弹性元件可以用作连接到柱塞30以将柱塞30推向锁环40的弹簧60。如图2所描绘，弹簧60是在差速器壳体12和柱塞30的肩部91之间的围绕柱塞30的颈部93设置的螺旋弹簧60’。
在另一个示例中，如图5所描绘，柱塞30”固定到锁环40。在此示例中，没有弹簧60，因为柱塞30固定到锁环40。这样，在此示例中，柱塞30”未被弹簧加载。柱塞30”可以通过任何合适的方式附接到锁环40。例如，柱塞30可以通过螺纹、通过压入压配孔中、通过粘合剂、通过焊接、或用以将柱塞30附连到锁环40的任何合适附接过程或机构来附接到锁环40。柱塞30”可以是具有单个横截面直径的圆柱形，或者柱塞可以具有任何合适的形状。因此，孔68”’可以是具有单个横截面直径的圆柱形，或者孔68”’可以具有与柱塞30”的滑动穿透兼容的任何合适形状。
柱塞30”可以是形成到锁环40中的可检测特征，使得不需要附接。应当理解，本公开的示例可以包括多于一个柱塞30”。例如，多个柱塞30”可以在锁环40上以相同半径相等地间隔。在具有多个柱塞30”的示例中，多个孔68限定在差速器壳体12中。
图4与图2类似，不同之处是在图4中，使用柱塞筒组件35来代替图2所示的示例中使用的柱塞30和弹簧60、60’。当图4中引用的项目或特征与图2中的项目或特征类似时，一些参考数字可在图2中示出，但不在图4中示出。在图4中描绘的示例中，锁止式差速器组件10’包括刚性附接到差速器壳体12的柱塞筒组件35。柱塞筒组件35可以使用以下各项来刚性附接：螺纹连接、压配连接、焊接、粘合剂、或任何合适的附接方法。柱塞筒组件35具有柱塞筒主体33，在该柱塞筒主体中沿柱塞轴线55限定筒孔50。柱塞30’具有接触端58和在接触端58远侧的感测端63。柱塞30’滑动地设置在筒孔50中。柱塞30’具有穿透部分57。穿透部分57滑动地设置在筒孔50中。弹簧60设置在筒孔50中。弹簧60连接到柱塞30’以将柱塞30’推向锁环40。如在图4中描绘的示例中所示，当锁环40如图4所示的那样完全脱离时，接触端58和锁环40之间的接触可以被中断。然而，当在锁环40的互补卡爪42中的任一个与侧齿轮卡爪22接合或进行接触之前，锁环40从完全脱离移向接合时，在接触端58和锁环40之间进行接触。
弹簧60可以是设置在差速器壳体12和柱塞30’的肩部91’之间的螺旋弹簧60’。如图4所示，可能没有从肩部91’突出的颈部。这样，柱塞30’的感测端63可以是平坦的，或者与肩部91’齐平。在其他示例中，可能存在类似于图2中描述的示例的圆柱形颈部93。
柱塞筒主体33可以具有限定在筒外径94上的螺纹85。差速器壳体12可以具有限定在其中的互补螺纹92。限定在柱塞筒主体33中的螺纹85可以接合限定在差速器壳体12中的互补螺纹92以将柱塞筒组件35刚性附接到差速器壳体12。
在图2、图4和图5所描绘的示例中，托架32连接到差速器壳体12以支撑非接触式传感器15。轴承101设置在托架32和差速器壳体12之间，以在差速器壳体12围绕旋转轴线14旋转期间减小托架32和差速器壳体12之间的摩擦和磨损。
螺纹螺母51可以附接到托架32以将非接触式传感器15附接到托架32。在一个示例中，螺纹螺母51可以是焊接螺母。保持环102可以部分地设置在差速器壳体12中限定的环形凹槽81中以将托架32保持在差速器壳体12上。在示例中，保持环102可以是双缠绕层状环。合适保持环102的示例是可购自伊利诺伊州苏黎世湖的斯莫利钢环公司(Smalley SteelRing Company)的零件号为WS-587的
Figure BDA0002558056230000151
开口垫圈是保持环102的另一个示例。
在示例中，轴承101可以是推力滚针轴承。在其他示例中，轴承101可以是推力垫圈。
在本公开的示例中，非接触式传感器15可以使用任何非接触式位置传感器技术。例如，基于磁致伸缩、磁阻、霍尔效应或其他磁感测技术的非接触式传感器15可以包括在根据本公开的锁止式差速器组件10中。在一个示例中，非接触式传感器可以是霍尔效应传感器。在另一个示例中，非接触式传感器可以是可变磁阻传感器。
在示例中，锁止式差速器组件10可以包括由差速器壳体12限定的齿轮室16。第一侧齿轮18可以设置在差速器壳体12的第一端19处以用于在第一侧齿轮18和差速器壳体12之间的可选择相对旋转。第二侧齿轮20可以被设置在差速器壳体12的与第一端19相对的第二端(未示出)处，用于相对于差速器壳体12可选择地旋转。至少两个小齿轮26可旋转地支撑在齿轮室16中。至少两个小齿轮26中的每个小齿轮与第一侧齿轮18和第二侧齿轮20啮合接合。
在本公开的示例中，可以平行于旋转轴线14在第一侧齿轮18的外径上限定侧齿轮卡爪22。互补卡爪42可以围绕锁环40的内表面43限定。通过沿着旋转轴线14将锁环40从脱离位置(图2中示出)平移到接合位置(未示出)，互补卡爪42可以能够可选择地与侧齿轮卡爪22接合。在接合位置中，锁环40在图2所示的取向上向左平移。脱离弹簧34可以设置在差速器壳体12和锁环40之间以将锁环40朝向脱离位置偏置(图2中示出)。当锁环40处于接合位置时，基本上防止第一侧齿轮18相对于差速器壳体12旋转。当锁环40处于脱离位置时，第一侧齿轮18相对于差速器壳体12自由旋转。
在本公开的示例中，锁止式差速器系统11(例如，图1)包括如以上公开的锁止式差速器组件10、10’、10”。锁止式差速器系统11还包括电开关17以可选择地闭合电路23以便将电力提供给锁环致动器28(在图2中示意性地示出)。图1所示的电开关17是摇臂开关，然而，可以使用能够控制通过锁环致动器28的功率流的任何开关。电开关17可以是控制继电器或晶体管的低电流开关，该继电器或晶体管直接控制通过锁环致动器28的功率。差速器系统11还包括电子状态指示器29。更进一步地，差速器系统11包括电子驱动电路25以用于为电子状态指示器29供电以便指示锁止式差速器系统11的状态。在本公开的示例中，电子驱动电路25可以包括与非接触式传感器15通信以接收指示锁环40的接合状态的可电检测信号的电子控制单元(ECU)。ECU用于基于由非接触式传感器15输出的可电检测信号来确定锁止式差速器系统11的状态。ECU对锁止式差速器系统11的状态的确定可以基于并非或除了由非接触式传感器15输出的可电检测信号的信号和信息。例如，如果车辆电池电量较低，则ECU可以确定锁止式差分系统11处于错误状态。ECU可以将状态输出到电子驱动电路25的另一个部分，以用于为电子状态指示器29供电以便指示锁止式差速器系统11的状态。
状态可以包括至少三个状态。例如，电子状态指示器29可以是可选择地点亮的指示器88，并且状态可以由闪光代码来指示。为了说明，可选择地点亮的指示器88可以包括发光二极管、白炽灯、荧光灯或其他能够可选择地点亮的光源。应当理解，电子状态指示器29可以是任何合适的指示器，例如，电子状态指示器可以被集成到图形显示器中。在电子状态指示器29是视觉指示器的示例中，视觉指示器可以位于仪表板上、仪表组中、镜子上、方向盘上、变速控制杆或按钮上、控制台上、遮阳板上、平视显示器上、挡风玻璃上、可穿戴设备(包括头戴式显示器)上、或车辆操作者在操作车辆时可见的任何位置。另外，电子状态指示器29不限于视觉指示；电子状态指示器29可以包括可听指示器(例如，蜂鸣声、嗡嗡声、音调、合成语音)、触觉指示器(例如，振动座椅、方向盘、或变速杆)、或车辆操作者在操作车辆时可听见或能够以其他方式感知的任何电子状态指示器29。
闪光代码的示例可以如下：通过不点亮电子状态指示器29来指示第一状态；通过连续点亮电子状态指示器29来指示第二状态；并且通过用约50％的占空比以1赫兹和20赫兹之间的频率顺序地点亮和不点亮电子状态指示器29来指示第三状态。图3描绘了频率为约3赫兹的50％的占空比。在图3中，“开”意味着点亮电子状态指示器29，并且“关”意味着不点亮电子状态指示器29。可以通过点亮和不点亮电子状态指示器29的预定顺序来指示除了上述示例中的三个状态之外的状态，例如错误状况。电子诊断系统(未示出)可以连接到锁止式差速器系统11以确定是否存在错误状况。例如，电子驱动电路25可以包括ECU。ECU可以基于包括由非接触式传感器15输出的可电检测信号的输入来执行诊断。ECU可以执行嵌入在非暂时性有形存储设备中的指令。ECU可以包括用于执行诊断的模拟电路、数字电子元件和/或数字计算机处理器，该诊断可以包括确定锁止式差速器系统11的状态。
在一个示例中，状态选自由第一状态、第二状态和第三状态组成的组。在该示例中，第一状态是脱离状态，其中使电开关17处于打开状况以断开到锁环致动器28的电力并且锁环40处于脱离位置。第二状态是接合状态，其中使电开关17处于闭合状况从而将电力连接到锁环致动器28并且锁环40处于接合位置。第三状态是过渡状态，其中使电开关17处于打开状况从而断开到锁环致动器28的电力并且锁环40处于接合位置，或者电开关17处于闭合状况从而将电力连接到锁环致动器28并且锁环40处于脱离位置(参见图2)。指示过渡状态可以减小在锁止式差速器系统11处于过渡状态时，操作者继续按压差速器锁定控制按钮或更用力地按压按钮的趋势。
在如图1所描绘的本公开的示例中，用于检测锁止式差速器组件10中的锁环40的接合状态的传感器系统31包括用于车辆轮轴组件8的可选择性锁止式差速器41。传感器系统包括限定旋转轴线14的差速器壳体12。锁环40能够可选择地与第一侧齿轮18接合，以可选择地防止第一侧齿轮18和第二侧齿轮20相对于差速器壳体12旋转。柱塞30、30′、30″能够沿柱塞轴线55平移通过差速器壳体12中的孔68。至少当锁环40与第一侧齿轮18接合时，柱塞30、30’、30”将与锁环40接触。在一些示例中，至少当锁环40与第一侧齿轮18接合时，柱塞30、30’被弹簧加载以与锁环40接触。在一些示例中，柱塞30被弹簧加载以保持与锁环40接触。在其他示例中(例如，如图5所示)，柱塞30”例如通过螺纹连接、压配接头、或焊接接头来附接到锁环40。柱塞30、30’、30”相对于差速器壳体12的沿柱塞轴线55的位置指示锁环40的接合状态。非接触式传感器15连接到差速器壳体12。非接触式传感器15被定位成与差速器壳体12相距固定的预定距离。非接触式传感器15用于检测柱塞30、30’、30”与非接触式传感器15的接近度，并且输出指示锁环40的接合状态的可电检测信号。
柱塞轴线55与旋转轴线平行。柱塞轴线55与旋转轴线间隔开预定半径37。柱塞轴线55以差速器壳体12围绕旋转轴线的预定旋转角度与非接触式传感器15相交。
在传感器系统31的示例中，柱塞30具有接触端58和在接触端58远侧的感测端63。柱塞30具有穿透部分57。穿透部分57通过差速器壳体12中的孔68滑动地设置。
在传感器系统31的示例中，柱塞30包括从圆柱形柄部90延伸的圆柱形颈部93。圆柱形颈部93的颈部直径69小于柄部直径71。肩部91限定在圆柱形颈部93和圆柱形柄部90之间的界面处。孔68是具有小直径部分65和大直径部分66的阶梯式圆柱形孔。小直径部分65与圆柱形颈部93进行滑动配合。大直径部分66与圆柱形柄部90进行滑动配合。螺旋弹簧60’至少部分地在大直径部分66内围绕圆柱形颈部93设置。
在传感器系统31的示例中，弹簧60可以连接到柱塞30以将柱塞30推向锁环40。弹簧60可以是在差速器壳体12和柱塞30的肩部91之间的围绕柱塞30的颈部93设置的螺旋弹簧60’。
传感器系统31的一些示例包括如图4所描绘的柱塞筒组件35。柱塞筒组件35可以刚性附接到差速器壳体12。柱塞筒组件35可以使用螺纹连接、按压成压配、焊接、粘合剂、或任何合适的附接方法来刚性附接。柱塞筒组件35具有柱塞筒主体33，在该柱塞筒主体中沿柱塞轴线55限定筒孔50。柱塞30’具有接触端58和在接触端58远侧的感测端63。柱塞30’滑动地设置在筒孔50中。柱塞30’具有穿透部分57。穿透部分57滑动地设置在筒孔50中。弹簧60设置在筒孔50中。弹簧60连接到柱塞30’以将柱塞30’推向锁环40。如在图4中描绘的示例中所示，当锁环40如图4所示的那样完全脱离时，接触端58和锁环40之间的接触可以被中断。然而，在锁环40的互补卡爪42中的任一个与侧齿轮卡爪22接合或进行接触之前，在接触端58和锁环40之间进行接触。
弹簧60可以是设置在差速器壳体12和柱塞30’的肩部91’之间的螺旋弹簧60’。如图4所示，可能没有从肩部91’突出的颈部。这样，柱塞30’的感测端63可以是平坦的，或者与肩部91’齐平。在其他示例中，可能存在类似于图2中描述的示例的圆柱形颈部93。
柱塞筒主体33可以具有限定在筒外径94上的螺纹85。差速器壳体12可以具有限定在其中的互补螺纹92。限定在柱塞筒主体33中的螺纹85可以接合限定在差速器壳体12中的互补螺纹92以将柱塞筒组件35刚性附接到差速器壳体12。
在传感器系统31的示例中，托架32连接到差速器壳体12以支撑非接触式传感器15。轴承设置在托架32和差速器壳体12之间，以在差速器壳体12围绕旋转轴线14旋转期间减小托架32和差速器壳体12之间的摩擦和磨损。轴承可以是推力滚针轴承。
在传感器系统31的示例中，螺纹螺母51附接到托架32以将非接触式传感器15附接到托架32。
在传感器系统31的示例中，保持环102部分地设置在差速器壳体12中限定的环形凹槽81中以将托架32保持在差速器壳体12上。
在传感器系统31的示例中，非接触式传感器15是霍尔效应传感器。在传感器系统31的示例中，非接触式传感器15是可变磁阻传感器。
在传感器系统31的示例中，齿轮室可以由差速器壳体12限定。第一侧齿轮18被设置在差速器壳体12的第一端19处，用于相对于差速器壳体可选择性地旋转。第二侧齿轮20被设置在差速器壳体12的与第一端19相对的第二端处，用于相对于差速器壳体12可选择地旋转。至少两个小齿轮26可旋转地支撑在齿轮室16中。至少两个小齿轮26中的每个小齿轮与第一侧齿轮18和第二侧齿轮20啮合接合。
在传感器系统31的示例中，可以平行于旋转轴线14在第一侧齿轮18的外径24上限定侧齿轮卡爪22。互补卡爪42可以围绕锁环40的内表面限定。通过沿着旋转轴线14将锁环40从脱离位置(参见图2)平移到接合位置，互补卡爪42能够可选择地与侧齿轮卡爪22接合。
在传感器系统31的示例中，弹簧可以设置在差速器壳体12和锁环40之间以将锁环40朝向脱离位置偏置(参见图2)。当锁环40处于接合位置时，基本上防止第一侧齿轮18相对于差速器壳体12旋转。当锁环40处于脱离位置(参见图2)时，第一侧齿轮18相对于差速器壳体12自由旋转。
应当理解，术语“连接/连接的/连接部”等在本文中被广泛地定义为涵盖各种不同的连接的布置和组装技术。这些布置和技术包括但不限于(1)一个部件和另一个部件之间在两者间没有插入部件的情况下的直接通信；以及(2)一个部件和另一个部件之间在两者间具有一个或多个部件的情况下的通信，前提条件是“连接到”另一个部件的一个部件以某种方式与另一个部件可操作地通信(尽管在两者间存在一个或多个附加部件)。
在描述和要求保护本文公开的示例时，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物，除非上下文清楚地另有说明。
应当理解，本文提供的任何范围包括所述范围和所述范围内的任何值或子范围。
此外，当利用“约”来描述值时，这意味着涵盖了所述值的微小变化(最多至+/-10％)。
更进一步，在整个说明书中对“一个示例”、“另一个示例”、“示例”等的引用意味着结合该示例描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)包括在本文描述的至少一个示例中，并且可以存在于或可以不存在于其他示例中。此外，应该理解，用于任何示例的所描述的元素可以在各种示例中以任何合适的方式组合，除非上下文清楚地另有说明。
虽然已经详细描述了若干个示例，但是应当理解，可以修改所公开的示例。因此，上述描述应被视为非限制性的。

Claims (15)

1.一种锁止式差速器组件，包括：
差速器壳体，所述差速器壳体限定旋转轴线；
锁环，所述锁环能够可选择地与第一侧齿轮接合，以可选择地防止所述第一侧齿轮和第二侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转；
柱塞，所述柱塞能够沿柱塞轴线平移通过所述差速器壳体中的孔，至少当所述锁环与所述第一侧齿轮接合时，所述柱塞将与所述锁环接触，所述柱塞相对于所述差速器壳体的沿所述柱塞轴线的位置指示所述锁环的接合状态；和
非接触式传感器，所述非接触式传感器连接到所述差速器壳体，其中：
所述非接触式传感器被定位成与所述差速器壳体相距固定的预定距离；并且
所述非接触式传感器用于检测所述柱塞与所述非接触式传感器的接近度并且输出指示所述锁环的所述接合状态的可电检测信号。
2.根据权利要求1所述的锁止式差速器组件，其中：
所述柱塞轴线与所述旋转轴线平行；
所述柱塞轴线与所述旋转轴线间隔开预定半径；并且
所述柱塞轴线以所述差速器壳体围绕所述旋转轴线的预定旋转角度与所述非接触式传感器相交。
3.根据权利要求1所述的锁止式差速器组件，其中：
所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端；并且
所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分通过所述差速器壳体中的所述孔滑动地设置。
4.根据权利要求3所述的锁止式差速器组件，其中：
所述柱塞包括从圆柱形柄部延伸的圆柱形颈部；
所述圆柱形颈部的颈部直径小于柄部直径；
肩部限定在所述圆柱形颈部和所述圆柱形柄部之间的界面处；
所述孔是具有小直径部分和大直径部分的阶梯式圆柱形孔；
所述小直径部分与所述圆柱形颈部进行滑动配合；
所述大直径部分与所述圆柱形柄部进行滑动配合；并且
螺旋弹簧至少部分地在所述大直径部分内围绕所述圆柱形颈部设置。
5.根据权利要求1所述的锁止式差速器组件，还包括连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环的弹簧。
6.根据权利要求1所述的锁止式差速器组件，还包括刚性附接到所述差速器壳体的柱塞筒组件，所述柱塞筒组件包括：
柱塞筒主体，所述柱塞筒主体具有沿所述柱塞轴线限定在其中的筒孔；
所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端，其中：
所述柱塞滑动地设置在所述筒孔中；并且
所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分滑动地设置在所述筒孔中；和
弹簧，所述弹簧设置在所述筒孔中，所述弹簧连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环。
7.根据权利要求6所述的锁止式差速器组件，其中：
所述柱塞筒主体具有限定在筒外径上的螺纹；
所述差速器壳体具有限定在其中的互补螺纹；并且
限定在所述柱塞筒主体中的所述螺纹接合限定在所述差速器壳体中的所述互补螺纹以将所述柱塞筒组件刚性附接到所述差速器壳体。
8.根据权利要求1所述的锁止式差速器组件，还包括：
托架，所述托架连接到所述差速器壳体以支撑所述非接触式传感器；和
轴承，所述轴承设置在所述托架和所述差速器壳体之间，以在所述差速器壳体围绕所述旋转轴线旋转期间减小所述托架和所述差速器壳体之间的摩擦和磨损。
9.根据权利要求8所述的锁止式差速器组件，还包括保持环，所述保持环部分地设置在限定在所述差速器壳体中的环形凹槽中以将所述托架保持在所述差速器壳体上。
10.根据权利要求8所述的锁止式差速器组件，其中所述轴承是推力滚针轴承。
11.一种锁止式差速器组件，包括：
差速器壳体，所述差速器壳体限定旋转轴线；
锁环，所述锁环能够可选择地与第一侧齿轮接合，以可选择地防止所述第一侧齿轮和第二侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转；
柱塞，所述柱塞能够沿柱塞轴线平移通过所述差速器壳体中的孔，所述柱塞被弹簧加载以保持与所述锁环接触，所述柱塞相对于所述差速器壳体的沿所述柱塞轴线的位置指示所述锁环的接合状态；
非接触式传感器，所述非接触式传感器连接到所述差速器壳体，其中：
所述非接触式传感器被定位成与所述差速器壳体相距固定的预定距离；并且
所述非接触式传感器用于检测所述柱塞与所述非接触式传感器的接近度并且输出指示所述锁环的所述接合状态的可电检测信号；
托架，所述托架连接到所述差速器壳体以支撑所述非接触式传感器；
螺纹螺母，所述螺纹螺母附接到所述托架以将所述非接触式传感器附接到所述托架；
保持环，所述保持环部分地设置在限定在所述差速器壳体中的环形凹槽中以将所述托架保持在所述差速器壳体上；和
推力滚针轴承，所述推力滚针轴承设置在所述托架和所述差速器壳体之间，以在所述差速器壳体围绕所述旋转轴线旋转期间减小所述托架和所述差速器壳体之间的摩擦和磨损；
齿轮室，所述齿轮室由所述差速器壳体限定，其中所述第一侧齿轮设置在所述差速器壳体的第一端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转，并且所述第二侧齿轮设置在所述差速器壳体的与所述第一端相对的第二端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转；和
至少两个小齿轮，所述至少两个小齿轮可旋转地支撑在所述齿轮室中，所述至少两个小齿轮中的每个小齿轮与所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮啮合接合；
侧齿轮卡爪，所述侧齿轮卡爪平行于所述旋转轴线限定在所述第一侧齿轮的外径上；
互补卡爪，所述互补卡爪围绕所述锁环的内表面限定，通过沿着所述旋转轴线将所述锁环从脱离位置平移到接合位置，所述互补卡爪能够可选择地与所述侧齿轮卡爪接合；和
脱离弹簧，所述脱离弹簧设置在所述差速器壳体和所述锁环之间以将所述锁环朝向所述脱离位置偏置；
其中：
当所述锁环处于所述接合位置时，基本上防止所述第一侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转，并且当所述锁环处于所述脱离位置时，所述第二侧齿轮相对于所述差速器壳体自由旋转；
所述柱塞轴线与所述旋转轴线平行；
所述柱塞轴线与所述旋转轴线间隔开预定半径；并且
所述柱塞轴线以所述差速器壳体围绕所述旋转轴线的预定旋转角度与所述非接触式传感器相交；
所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端；
所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分通过所述差速器壳体中的所述孔滑动地设置；
所述柱塞包括从圆柱形柄部延伸的圆柱形颈部；
所述圆柱形颈部的颈部直径小于柄部直径；
肩部限定在所述圆柱形颈部和所述圆柱形柄部之间的界面处；
所述孔是具有小直径部分和大直径部分的阶梯式圆柱形孔；
所述小直径部分与所述圆柱形颈部进行滑动配合；
所述大直径部分与所述圆柱形柄部进行滑动配合；
螺旋弹簧至少部分地在所述大直径部分内围绕所述圆柱形颈部设置在所述差速器壳体和所述柱塞的所述肩部之间；
所述螺旋弹簧连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环；并且
所述传感器选自由霍尔效应传感器和可变磁阻传感器组成的组。
12.一种锁止式差速器系统，包括：
根据权利要求1所述的锁止式差速器组件；
电开关，所述电开关用以可选择地闭合电路以向锁环致动器提供电力；
电子状态指示器；和
电子驱动电路，所述电子驱动电路用于为所述电子状态指示器供电以指示所述锁止式差速器系统的状态，其中所述状态包括至少三个状态；
其中：
所述电子驱动电路包括与所述非接触式传感器通信以接收指示所述锁环的所述接合状态的所述可电检测信号的电子控制单元(ECU)，所述ECU用以基于由所述非接触式传感器输出的所述可电检测信号来确定所述锁止式差速器系统的所述状态；
所述状态选自由第一状态、第二状态和第三状态组成的组；
所述第一状态是脱离状态，其中使所述电开关处于打开状况以断开到所述锁环致动器的电力并且所述锁环处于脱离位置；
所述第二状态是接合状态，其中使所述电开关处于闭合状况从而将电力连接到所述锁环致动器并且所述锁环处于接合位置；
所述第三状态是过渡状态，其中使所述电开关处于打开状况从而断开到所述锁环致动器的电力并且所述锁环处于所述接合位置，或者所述电开关处于闭合状况从而将电力连接到所述锁环致动器并且所述锁环处于所述脱离位置；并且
所述电子状态指示器是可选择地点亮的指示器并且所述状态由闪光代码来指示。
13.一种用于检测差速器组件中的锁环的接合状态的传感器系统，包括：
可选择性锁止式差速器，所述可选择性锁止式差速器用于车辆轮轴；
差速器壳体，所述差速器壳体限定旋转轴线；
锁环，所述锁环能够可选择地与第一侧齿轮接合，以可选择地防止所述第一侧齿轮和第二侧齿轮相对于所述差速器壳体旋转；
柱塞，所述柱塞能够沿柱塞轴线平移通过所述差速器壳体中的孔，至少当所述锁环与所述第一侧齿轮接合时，所述柱塞将与所述锁环接触，所述柱塞相对于所述差速器壳体的沿所述柱塞轴线的位置指示所述锁环的接合状态；和
非接触式传感器，所述非接触式传感器连接到所述差速器壳体，其中：
所述非接触式传感器被定位成与所述差速器壳体相距固定的预定距离；
所述非接触式传感器用于检测所述柱塞与所述非接触式传感器的接近度并且输出指示所述锁环的所述接合状态的可电检测信号；
托架，所述托架连接到所述差速器壳体以支撑所述非接触式传感器；
螺纹螺母，所述螺纹螺母附接到所述托架以将所述非接触式传感器附接到所述托架；
保持环，所述保持环部分地设置在限定在所述差速器壳体中的环形凹槽中以将所述托架保持在所述差速器壳体上；和
推力滚针轴承，所述推力滚针轴承设置在所述托架和所述差速器壳体之间，以在所述差速器壳体围绕所述旋转轴线旋转期间减小所述托架和所述差速器壳体之间的摩擦和磨损；
齿轮室，所述齿轮室由所述差速器壳体限定，其中所述第一侧齿轮设置在所述差速器壳体的第一端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转，并且所述第二侧齿轮设置在所述差速器壳体的与所述第一端相对的第二端处以用于相对于所述差速器壳体可选择地旋转；和
至少两个小齿轮，所述至少两个小齿轮可旋转地支撑在所述齿轮室中，所述至少两个小齿轮中的每个小齿轮与所述第一侧齿轮和所述第二侧齿轮啮合接合；
侧齿轮卡爪，所述侧齿轮卡爪平行于所述旋转轴线限定在所述第一侧齿轮的外径上；
互补卡爪，所述互补卡爪围绕所述锁环的内表面限定，通过沿着所述旋转轴线将所述锁环从脱离位置平移到接合位置，所述互补卡爪能够可选择地与所述侧齿轮卡爪接合；和
脱离弹簧，所述脱离弹簧设置在所述差速器壳体和所述锁环之间以将所述锁环朝向所述脱离位置偏置；
其中：
所述柱塞轴线与所述旋转轴线平行；
所述柱塞轴线与所述旋转轴线间隔开预定半径；并且
所述柱塞轴线以所述差速器壳体围绕所述旋转轴线的预定旋转角度与所述非接触式传感器相交。
14.根据权利要求13所述的传感器系统，其中：
所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端；
所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分通过所述差速器壳体中的所述孔滑动地设置；
所述柱塞包括从圆柱形柄部延伸的圆柱形颈部；
所述圆柱形颈部的颈部直径小于柄部直径；
肩部限定在所述圆柱形颈部和所述圆柱形柄部之间的界面处；
所述孔是具有小直径部分和大直径部分的阶梯式圆柱形孔；
所述小直径部分与所述圆柱形颈部进行滑动配合；
所述大直径部分与所述圆柱形柄部进行滑动配合；
螺旋弹簧至少部分地在所述大直径部分内围绕所述圆柱形颈部设置；并且
所述螺旋弹簧在所述差速器壳体和所述柱塞的所述肩部之间围绕所述柱塞的颈部设置，所述螺旋弹簧用以将所述柱塞推向所述锁环。
15.根据权利要求13所述的传感器系统，还包括刚性附接到所述差速器壳体的柱塞筒组件，所述柱塞筒组件包括：
柱塞筒主体，所述柱塞筒主体具有沿所述柱塞轴线限定在其中的筒孔；并且
所述柱塞具有接触端和在所述接触端远侧的感测端，其中：
所述柱塞滑动地设置在所述筒孔中；
所述柱塞具有穿透部分，所述穿透部分滑动地设置在所述筒孔中；
螺旋弹簧设置在所述筒孔中，所述螺旋弹簧连接到所述柱塞以将所述柱塞推向所述锁环；
所述螺旋弹簧设置在所述差速器壳体和所述柱塞的肩部之间；
所述柱塞筒主体具有限定在筒外径上的螺纹；
所述差速器壳体具有限定在其中的互补螺纹；并且
限定在所述柱塞筒主体中的所述螺纹接合限定在所述差速器壳体中的所述互补螺纹以将所述柱塞筒组件刚性附接到所述差速器壳体。
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