CN114962563A - 具有扇形凸轮的车桥组件 - Google Patents

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Abstract

一种包括扇形凸轮的车桥组件。扇形凸轮可以围绕扇形凸轮轴线可旋转，并且可以操作性地连接到第一换挡套环和第二换挡套环。扇形凸轮围绕扇形凸轮轴线的旋转可以控制第一换挡套环和第二换挡套环的移动。

Description

具有扇形凸轮的车桥组件
技术领域
本发明涉及一种车桥组件，该车桥组件具有控制至少一个换挡套环的移动的扇形凸轮。
背景
在美国专利号10,900,564中披露了一种传动系组件，该传动系组件具有包括扇形凸轮的换挡机构。
概述
在至少一个实施例中，提供了一种车桥组件。车桥组件可以包括第一轴、第二轴、第一齿轮组、第二齿轮组、第一换挡套环、第二换挡套环和扇形凸轮。第一轴可以围绕第一轴线可旋转。第二轴可以围绕第二轴线可旋转。第一齿轮组可以围绕第一轴线可旋转。第二齿轮组可以围绕第二轴线可旋转。第二齿轮组的每个构件可以与第一齿轮组的不同构件啮合。第一换挡套环可以随第一轴围绕第一轴线可旋转并且可以相对于第一轴沿第一轴线可移动，以选择性地将第一齿轮组的构件连接到第一轴。第二换挡套环可以随第二轴围绕第二轴线可旋转并且可以相对于第二轴沿第二轴线可移动，以选择性地将第二齿轮组的构件连接到第二轴。扇形凸轮可以围绕扇形凸轮轴线可旋转，并且可以操作性地连接到第一换挡套环和第二换挡套环。扇形凸轮围绕扇形凸轮轴线的旋转可以控制第一换挡套环沿第一轴线的移动，并且可以控制第二换挡套环沿第二轴线的移动。
附图说明
图1是车桥组件的示例的示意图。
图2是可以与车桥组件一起提供的变速器和换挡机构的示例的透视图。
图3是与第一轴相关联的变速器的一部分的透视图。
图4是沿截面线4-4的截面视图。
图5是与第二轴相关联的变速器的一部分的透视图。
图6是沿截面线6-6的截面视图。
图7是换挡机构的透视图。
图8是示出处于低速位置的换挡机构的侧视图。
图9是示出处于中速位置的换挡机构的侧视图。
图10是示出处于空挡位置的换挡机构的侧视图。
图11是示出处于高速位置的换挡机构的侧视图。
具体实施方式
按照要求，本文披露了本发明的详细实施例；然而，应理解的是，所披露的实施例仅仅是本发明的可以以各种形式和替代性形式来实施的示例。附图不一定是按比例的；一些特征可以被夸大或者缩至最小以便示出具体部件的细节。因此，本文披露的具体结构性和功能性细节不应被解释为是限制性的，而是仅作为教导本领域的技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。
参考图1，示出了车桥组件10的示例。车桥组件10可以被提供用于车辆，比如载重汽车、客车、农场设备、采矿设备、军事运输或武装车辆、或者用于陆地、空中、或海洋船舶的货物装载设备。在一个或多个实施例中，车辆可以包括用于运输货物的拖车。
车桥组件10可以向一个或多个牵引轮组件提供转矩，该一个或多个牵引轮组件可以包括安装在车轮14上的轮胎12。车轮14可以安装到轮毂，该轮毂可以围绕车轮轴线16可旋转。
车桥组件10可以包括转矩源20或可以操作性地连接到该转矩源。转矩源20可以具有任何合适的类型。例如，转矩源20可以是非电动转矩源、电动转矩源或其组合。非电动转矩源的示例是内燃发动机。电动转矩源的示例是电动马达22。电动马达22可以包括定子24和可以围绕轴线可旋转的转子26。电源28(比如电池、电容器、发电机等)可以以本领域的技术人员已知的方式电连接到电动马达22。
在至少一个构型中，车桥组件10可以包括差速器组件30、至少一个半轴32和变速器34。车桥组件10还可以包括如图2所示的换挡机构36。
参考图1，差速器组件30可以将转矩传递给车辆牵引轮组件，并且允许牵引轮组件以不同的速度旋转。此外，差速器组件30可以操作性地连接到半轴32，并且可以允许半轴32以本领域的技术人员已知的方式以不同的旋转速度旋转。例如，差速器组件30可以围绕差速器轴线40可旋转并且可以将转矩传递到半轴32和车轮。在一个或多个构型中，差速器轴线40可以与车轮轴线16同轴地布置。在至少一个构型中，差速器组件30可以具有环齿轮42，该环齿轮可以具有与驱动小齿轮46的齿轮部分44的齿配合或啮合的齿，该驱动小齿轮可以与变速器34相关联。相应地，差速器组件30可以经由环齿轮42从驱动小齿轮46接收转矩并且将转矩传递到半轴32。
半轴32可以在差速器组件30与牵引轮组件之间传递转矩。可以提供两个半轴32，这些半轴可以从差速器组件30在相反方向上延伸。每个半轴32可以具有第一端部和第二端部。第一端部可以操作性地连接到差速器组件30。第二端部可以被布置成与第一端部相反并且可以操作性地连接到车轮。半轴32或它们的一部分可以沿轴线(比如差速器轴线40)延伸，并且可以围绕该轴线可旋转。
变速器34可以在转矩源20与差速器组件30之间传递转矩。转矩传递可以是双向的。在比如图3和图4所示的至少一个构型中，变速器34可以包括第一轴50、第一齿轮组52和第一换挡套环54。如图5和图6中最佳示出的，变速器34还可以包括第二轴60、第二齿轮组62和第二换挡套环64。
主要参考图3和图4，第一轴50可以围绕第一轴线70可旋转。如图1所示，第一轴线70可以大致垂直于差速器轴线40。术语“大致垂直”在本文中用于表示相对于彼此垂直或非常接近垂直的特征(比如轴线)，并且包括在±2°内彼此垂直的特征。例如，第一轴50可以由一个或多个轴承(比如第一轴承72和第二轴承74)可旋转地支撑。第一轴承72和第二轴承74可以具有任何合适的构型。例如，第一轴承72和第二轴承74可以被配置为可以环绕第一轴50的滚子轴承组件。在至少一个构型中，第一轴50可以是驱动小齿轮46的一部分或者可以与驱动小齿轮46一起可旋转。
第一齿轮组52可以包括可以围绕第一轴线70可旋转的多个齿轮。在所示的构型中，第一齿轮组52包括第一驱动齿轮80、第二驱动齿轮82和第三驱动齿轮84；然而，应当理解，可以提供更多或更少数量的齿轮。当齿轮联接到第一轴50时，第一齿轮组52的构件可以随第一轴50围绕第一轴线70可旋转。相反，第一轴50可以围绕第一轴线70相对于第一齿轮组52的构件可旋转，该第一齿轮组的构件与第一轴50解除联接或未联接到该第一轴。第一齿轮组52的构件可以通过第一换挡套环54选择性地联接到第一轴50，如将在下面更详细地讨论的。
第一驱动齿轮80可以接纳第一轴50。例如，第一驱动齿轮80可以具有通孔，第一轴50可以延伸通过该通孔。第一驱动齿轮80可以围绕第一轴线70和第一轴50延伸，并且可以具有多个齿，该多个齿可以围绕第一轴线70布置并且可以背向该第一轴线。第一驱动齿轮80的齿可以与第二齿轮组62的第一齿轮的齿接触并且可以与其配合或啮合，如将在下面更详细地讨论的。在至少一个构型中，第一驱动齿轮80可以固定地联接到第一轴50，使得第一驱动齿轮80可随第一轴50围绕第一轴线70旋转，并且使得第一驱动齿轮80不会围绕第一轴线70相对于第一轴50旋转。在至少一个构型中，第一驱动齿轮80可以沿第一轴线70轴向地定位在齿轮部分44与第二驱动齿轮82之间。例如，第一驱动齿轮80可以被轴向地定位在第一轴承72与间隔件86之间。
第二驱动齿轮82可以接纳第一轴50。例如，第二驱动齿轮82可以具有通孔，第一轴50可以延伸通过该通孔。第二驱动齿轮82可以围绕第一轴线70和第一轴50延伸，并且可以具有多个齿，该多个齿可以围绕第一轴线70布置并且可以背向该第一轴线。第二驱动齿轮82的齿可以与第二齿轮组62的第二齿轮的齿接触并且可以与其配合或啮合，如将在下面更详细地讨论的。在至少一个构型中，第二驱动齿轮82可以固定地联接到第一轴50，使得第二驱动齿轮82可随第一轴50围绕第一轴线70旋转，并且使得第二驱动齿轮82不会围绕第一轴线70相对于第一轴50旋转。在至少一个构型中，第二驱动齿轮82可以沿第一轴线70轴向地定位在第一驱动齿轮80与第三驱动齿轮84之间。此外，第二驱动齿轮82可以被轴向地定位成与靠近第一驱动齿轮80相比更靠近第三驱动齿轮84。例如，间隔件86可以被定位在第一驱动齿轮80与第二驱动齿轮82之间以分离第一驱动齿轮80与第二驱动齿轮82或增加它们之间的轴向距离，从而提供与第二齿轮组62的对应构件的对准，该第二齿轮组的对应构件可以被布置成适应第二换挡套环64，如将在下面更详细地讨论的。此外，第二驱动齿轮82可以具有与第一驱动齿轮80不同的直径。例如，第二驱动齿轮82可以具有比第一驱动齿轮80更大的直径。
第三驱动齿轮84可以接纳第一轴50。例如，第三驱动齿轮84可以具有通孔，第一轴50可以延伸通过该通孔。第三驱动齿轮84可以围绕第一轴线70和第一轴50延伸，并且可以具有多个齿，该多个齿可以围绕第一轴线70布置并且可以背向该第一轴线。第三驱动齿轮84的齿可以与第二齿轮组62的第三齿轮的齿接触并且可以与其配合或啮合，如将在下面更详细地讨论的。第三驱动齿轮84可以可旋转地布置在第一轴50上。轴承或衬套88可以被接纳在第三驱动齿轮84的孔中以将第三驱动齿轮84可旋转地支撑在第一轴50上。衬套88还可以具有凸缘，该凸缘可以背离第一轴线70延伸并且可以帮助将第三驱动齿轮84与第二驱动齿轮82分离。
如图4中最佳示出的，第三驱动齿轮84可以包括离合器接合齿90，该离合器接合齿可以由第一换挡套环54接合以选择性地将第三驱动齿轮84联接到第一轴50，如将在下面更详细地讨论的。离合器接合齿90可以具有任何合适的构型。在所示的构型中，离合器接合齿90被配置为花键齿轮或花键齿，其中齿可以围绕第一轴线70布置并且可以背向第一轴线70并背离该第一轴线径向地延伸。替代性地或此外，离合器接合齿90可以被配置为面齿轮，其中齿可以围绕第一轴线70布置并且可以从第三驱动齿轮84的一侧朝向第一换挡套环54轴向地延伸。第三驱动齿轮84可以沿第一轴线70轴向地定位在第二驱动齿轮82与第一换挡套环54之间。此外，第三驱动齿轮84可以具有与第一驱动齿轮80和第二驱动齿轮82不同的直径。例如，第三驱动齿轮84可以具有比第二驱动齿轮82更大的直径。
第一换挡套环54可以被轴向地定位在第三驱动齿轮84与第二轴承74之间。第一换挡套环54可以接纳第一轴50，并且可以随第一轴50围绕第一轴线70可旋转。此外，第一换挡套环54可以沿第一轴线70相对于第一轴50可移动以选择性地将第一齿轮组52的构件联接或连接到第一轴50。例如，第一换挡套环54可以选择性地将第三驱动齿轮84联接到第一轴50，如图4中的阴影所示并且如将在下面更详细地讨论的。在至少一个构型中并且如图7中最佳示出的，第一换挡套环54可以包括第一换挡套环孔100和第一换挡套环花键102。
第一换挡套环孔100可以沿第一轴线70延伸。第一换挡套环孔100可以是第一轴50可以延伸通过的通孔。
第一换挡套环花键102可以将第一换挡套环54操作性地连接到第一轴50。第一换挡套环花键102可以被布置在第一换挡套环孔100中，并且可以包括可以朝向第一轴线70延伸的花键齿。花键齿可以与处于第一轴50上或布置在中间部件上的对应花键齿啮合或配合，该中间部件可以固定地安装到第一轴50，比如图4中最佳示出的第一环圈110。例如，第一环圈110可以具有花键齿112，该花键齿可以背离第一轴线70延伸并且可以与第一换挡套环花键102的齿啮合。第一环圈110可以至少部分地环绕第一轴50，并且可以在第二轴承74与第三驱动齿轮84和/或其衬套88之间轴向延伸。
第一换挡套环花键102可以选择性地接合第三驱动齿轮84以允许或抑制第三驱动齿轮84相对于第一轴50的旋转。当第一换挡套环54与第三驱动齿轮84脱离时，第三驱动齿轮84可以围绕第一轴线70相对于第一轴50可旋转。例如，当第一换挡套环花键102不与第三驱动齿轮84的离合器接合齿90配合或啮合并且因此第一换挡套环54不将第三驱动齿轮84连接到第一轴50时，第三驱动齿轮84可以相对于第一轴50可旋转。当第一换挡套环54将第三驱动齿轮84连接到第一轴50时，比如当第一换挡套环花键102与第三驱动齿轮84的离合器接合齿90配合或啮合时，第三驱动齿轮84可以随第一轴50围绕第一轴线70可旋转。还设想到了第一换挡套环54可以设置有面齿轮，该面齿轮可以与第三驱动齿轮84的离合器接合齿90配合或啮合，该第三驱动齿轮也可以被配置为面齿轮。在这样的构型中，第一换挡套环花键102不能与离合器接合齿90配合或啮合。
主要参考图5和图6，第二轴60可以与第一轴50间隔开并且可以围绕第二轴线120可旋转。第二轴线120可以与第一轴线70大致平行地布置。术语“大致平行”在本文中用于表示相对于彼此平行或非常接近平行的特征(比如轴线)，并且包括在±2°内彼此平行的特征。第二轴60可以由一个或多个轴承(比如第一轴承122和第二轴承124)可旋转地支撑。第一轴承122和第二轴承124可以具有任何合适的构型。例如，第一轴承122和第二轴承124可以被配置为可以环绕第二轴60的滚子轴承组件。第二轴60可以操作性地连接到转矩源20。例如，转矩可以从转矩源20传递到第二轴60，并且然后转矩可以经由齿轮从第二轴60传递到第一轴50。在具有电源的构型中，第二轴60可以操作性地连接到转子26，比如通过将转子轴直接连接到第二轴60或通过使用连接齿轮组126，该连接齿轮组的示例在图1中最佳示出。例如，连接齿轮组126可以具有第一连接齿轮，该第一连接齿轮可随转子26旋转并且与第二连接齿轮啮合，该第二连接齿轮可随第二轴60旋转。在至少一个构型中，变速器34可以被定位在差速器组件30的与转矩源20相反的一侧上。
再次参考图5和图6，第二齿轮组62可以包括可以围绕第二轴线120可旋转的多个齿轮。第二齿轮组62的每个构件可以与第一齿轮组52的不同构件啮合。在所示的构型中，第二齿轮组62包括第一齿轮130、第二齿轮132和第三齿轮134；然而，应当理解，可以提供更多或更少数量的齿轮。当齿轮联接到第二轴60时，第二齿轮组62的构件可以随第二轴60围绕第二轴线120可旋转。相反，第二轴60可以围绕第二轴线120相对于第二齿轮组62的构件可旋转，该第二齿轮组的构件与第二轴60解除联接或未联接到该第二轴。第二齿轮组62的构件可以通过第二换挡套环64选择性地联接到第二轴60，如将在下面更详细地讨论的。
第一齿轮130可以接纳第二轴60。例如，第一齿轮130可以具有通孔，第二轴60可以延伸通过该通孔。第一齿轮130可以围绕第二轴线120和第二轴60延伸并且可以具有多个齿，该多个齿可以围绕第二轴线120布置并且可以背向该第二轴线。第一齿轮130的齿可以与第一齿轮组52的第一驱动齿轮80的齿接触并且可以与其配合或啮合。在至少一个构型中，第一齿轮130可以可旋转地布置在第二轴60上。轴承或衬套140可以被接纳在第一齿轮130的孔中并且可以将第一齿轮130可旋转地支撑在第二轴60上。
如图6中最佳示出的，第一齿轮130可以包括离合器接合齿150，该离合器接合齿可以由第二换挡套环64接合以选择性地将第一齿轮130联接到第二轴60，如将在下面更详细地讨论的。离合器接合齿150可以具有任何合适的构型。在所示的构型中，离合器接合齿150被配置为花键齿轮或花键齿，其中齿可以围绕第二轴线120布置并且可以背向第二轴线120并背离该第二轴线径向地延伸。替代性地或此外，离合器接合齿150可以被配置为面齿轮，其中齿可以围绕第二轴线120布置并且可以从第一齿轮130的一侧朝向第二换挡套环64轴向地延伸。第一齿轮130可以沿第二轴线120轴向地定位在第一轴承122与第二齿轮132之间。
第二齿轮132可以接纳第二轴60。例如，第二齿轮132可以具有通孔，第二轴60可以延伸通过该通孔。第二齿轮132可以围绕第二轴线120和第二轴60延伸并且可以具有多个齿，该多个齿可以围绕第二轴线120布置并且可以背向该第二轴线。第二齿轮132的齿可以与第一齿轮组52的第二驱动齿轮82的齿接触并且可以与其配合或啮合。在至少一个构型中，第二齿轮132可以可旋转地布置在第二轴60上。轴承或衬套140可以被接纳在第二齿轮132的孔中并且可以将第二齿轮132可旋转地支撑在第二轴60上。
在至少一个构型中，第二齿轮132可以包括第二离合器接合齿160，该第二离合器接合齿可以由第二换挡套环64接合以选择性地将第二齿轮132联接到第二轴60，如将在下面更详细地讨论的。第二离合器接合齿160可以具有任何合适的构型。在所示的构型中，第二离合器接合齿160被配置为花键齿轮或花键齿，其中齿可以围绕第二轴线120布置并且可以背向第二轴线120并背离该第二轴线径向地延伸。替代性地或此外，第二离合器接合齿160可以被配置为面齿轮，其中齿可以围绕第二轴线120布置并且可以从第二齿轮132的一侧朝向第二换挡套环64轴向地延伸。第二齿轮132可以沿第二轴线120轴向地定位在第一齿轮130与第三齿轮134之间。例如，第二齿轮132可以被轴向地定位在第二换挡套环64与第三齿轮134之间。此外，第二齿轮132可以被轴向地定位成与靠近第一齿轮130相比更靠近第三齿轮134。例如，间隔件170可以被定位在第一齿轮130与第二齿轮132之间以分离第一齿轮130与第二齿轮132或增加它们之间的轴向距离，从而为移动第二换挡套环64提供足够的空间，如将在下面更详细地讨论的。间隔件170可以与第二轴60一体地形成或者可以被设置为可以从第二轴60延伸的单独的部件。此外，第二齿轮132可以具有与第一齿轮130不同的直径。例如，第二齿轮132可以具有比第一齿轮130更小的直径。
第三齿轮134可以接纳第二轴60。例如，第三齿轮134可以具有通孔，第二轴60可以延伸通过该通孔。第三齿轮134可以围绕第二轴线120和第二轴60延伸并且可以具有多个齿，该多个齿可以围绕第二轴线120布置并且可以背向该第二轴线。第三齿轮134的齿可以与第一齿轮组52的第三驱动齿轮84的齿接触并且可以与其配合或啮合，如将在下面更详细地讨论的。在至少一个构型中，第三齿轮134可以固定地联接到第二轴60，使得第三齿轮134可随第二轴60围绕第二轴线120旋转，并且使得第三齿轮134不会围绕第二轴线120相对于第二轴60旋转。在至少一个构型中，第三齿轮134可以沿第二轴线120轴向地定位在第二轴承124与第二驱动齿轮82之间。此外，第三齿轮134可以具有与第一齿轮130和第二齿轮132不同的直径。例如，第三齿轮134可以具有比第二齿轮132更小的直径。
第二换挡套环64可以被轴向地定位在第一齿轮130与第二齿轮132之间。第二换挡套环64可以接纳第二轴60，并且可以随第二轴60围绕第一轴线70可旋转。此外，第二换挡套环64可以沿第二轴线120相对于第二轴60可移动，从而可以选择性地将第二齿轮组62的构件联接或连接到第二轴60。例如，第二换挡套环64可以选择性地将第一齿轮130或第二齿轮132联接到第二轴60，如将在下面更详细地讨论的。在图6上以阴影示出的中间部分中，第二换挡套环64还可以将第一齿轮130和第二齿轮132与第二轴60解除联接。在至少一个构型中并且如图7中最佳示出的，第二换挡套环64可以包括第二换挡套环孔180和第二换挡套环花键182。
第二换挡套环孔180可以沿第二轴线120延伸。第二换挡套环孔180可以是第二轴60可以延伸通过的通孔。
第二换挡套环花键182可以将第二换挡套环64操作性地连接到第二轴60。第二换挡套环花键182可以被布置在第二换挡套环孔180中，并且可以包括可以朝向第二轴线120延伸的花键齿。花键齿可以与第二轴60或者可以固定地安装到第二轴60的中间部件上的对应花键齿啮合或配合。
第二换挡套环花键182可以选择性地接合第一齿轮130或第二齿轮132以允许或抑制第一齿轮130或第二齿轮132相对于第二轴60的旋转。例如，第二换挡套环花键182可以与第一齿轮130的离合器接合齿150配合或啮合以将第一齿轮130可旋转地联接到第二轴60，如图6中的位置A处的实线所示。当第二换挡套环64与第一齿轮130脱离或不将第一齿轮130连接到第二轴60时，第一齿轮130可以围绕第二轴线120相对于第二轴60可旋转。例如，当第二换挡套环花键182不与第一齿轮130的离合器接合齿150配合或啮合时，第一齿轮130可以围绕第二轴线120相对于第二轴60可旋转。
当处于在位置B处用阴影线示出的中间位置时，第二换挡套环花键182不能与第一齿轮130的离合器接合齿150和第二齿轮132的第二离合器接合齿160配合或啮合，由此允许第二轴60相对于第一齿轮130和第二齿轮132旋转。
当第二换挡套环64从图6所示的视角向右移动到位置C时，第二换挡套环花键182可以与第二齿轮132的第二离合器接合齿160配合或啮合以将第二齿轮132可旋转地联接到第二轴60。当第二换挡套环64与第二齿轮132脱离或不将第二齿轮132连接到第二轴60时，第二齿轮132可以围绕第二轴线120相对于第二轴60可旋转。例如，当第二换挡套环花键182不与第二齿轮132的第二离合器接合齿160配合或啮合时，第二齿轮132可以围绕第二轴线120相对于第二轴60可旋转。
还设想到了第二换挡套环64可以设置有面齿轮，该面齿轮可以与第一齿轮130的离合器接合齿150配合或啮合，该第一齿轮也可以被配置为面齿轮；可以设置有面齿轮，该面齿轮可以与第二齿轮132的第二离合器接合齿160配合或啮合，该第二齿轮可以被配置为面齿轮；或其组合。
主要参考图2和图7，换挡机构36可以控制换挡套环比如第一换挡套环54和第二换挡套环64的定位。在至少一个构型中，换挡机构36可以包括换挡导轨200、第一换挡拨叉202、第二换挡拨叉204、扇形凸轮206或其组合。
换挡导轨200可以沿换挡导轨轴线210延伸。换挡导轨轴线210可以与第一轴线70、第二轴线120或两者大致平行地布置。在至少一个构型中，换挡导轨轴线210可以被布置成与靠近第二轴线120相比靠近更靠近第一轴线70。换挡导轨200可以被固定地定位，使得换挡导轨200不能沿换挡导轨轴线210移动或围绕该换挡导轨轴线旋转。换挡导轨200可以与扇形凸轮206间隔开并且可以支撑第一换挡拨叉202和第二换挡拨叉204。
参考图3和图7，第一换挡拨叉202可以将第一换挡套环54操作性地连接到扇形凸轮206。第一换挡拨叉202可以相对于换挡导轨200沿换挡导轨轴线210可滑动。在至少一个构型中，第一换挡拨叉202可以包括管状部分220和拨叉臂222。任选地，换挡托架224可以与第一换挡拨叉202相关联。
管状部分220可以接纳换挡导轨200。在至少一个构型中，管状部分220可以具有第一端部230、第二端部232和换挡拨叉孔234。
第一端部230可以面向第二换挡拨叉204。
第二端部232可以被布置成与第一端部230相反。这样，第二端部232可以背向第二换挡拨叉204。
换挡拨叉孔234可以从第一端部230延伸到第二端部232。换挡导轨200可以延伸通过换挡拨叉孔234。
拨叉臂222可以从管状部分220延伸到第一换挡套环54。拨叉臂222可以具有任何合适的构型。例如，拨叉臂222可以具有一对叉状物，该对叉状物可以被接纳在第一换挡套环54的凹槽中并且可以允许第一换挡套环54相对于叉状物围绕第一轴线70旋转。拨叉臂222可以被布置成接近管状部分220的第二端部232。
主要参考图7，换挡托架224可以将第一换挡拨叉202操作性地连接到扇形凸轮206。例如，换挡托架224可以随第一换挡拨叉202沿换挡导轨200可滑动，并且可以支撑可以接合扇形凸轮206的导向特征226。在至少一个构型中，换挡托架224可以具有第一凸缘240、第二凸缘242和主体部分244。
第一凸缘240可以被布置在主体部分244的第一端部处。第一凸缘240可以限定换挡导轨200可以延伸通过的孔。第一凸缘240可以接合管状部分220的第一端部230。
第二凸缘242可以被布置在主体部分244的第二端部处，该第二端部可以被布置成与第一端部相反。第二凸缘242可以限定换挡导轨200可以延伸通过的孔。第二凸缘242可以接合管状部分220的第二端部232。这样，第一凸缘240和第二凸缘242可以接合第一换挡拨叉202的相反端部，并且第一换挡拨叉202可以被定位在第一凸缘240与第二凸缘242之间，以抑制换挡托架224相对于第一换挡拨叉202的相对轴向移动。
主体部分244可以从第一凸缘240延伸到第二凸缘242。主体部分244可以大体上平行于换挡导轨200延伸，并且可以与换挡导轨200和扇形凸轮206间隔开。
导向特征226可以将第一换挡拨叉202操作性地连接到扇形凸轮206。可以被称为第一导向特征的导向特征226可以在朝向扇形凸轮206延伸的方向上从主体部分244延伸。导向特征226可以具有任何合适的构型。例如，导向特征226可以是可以被接纳在扇形凸轮206的第一凹槽中的滚柱，如将在下面更详细地讨论的。导向特征226可以被布置成与靠近第二凸缘242相比更靠近第一凸缘240。还设想到了换挡托架224可以被省略并且导向特征226可以被设置有第一换挡拨叉202。
第二换挡拨叉204可以与第一换挡拨叉202间隔开。第二换挡拨叉204可以将第二换挡套环64操作性地连接到扇形凸轮206。第二换挡拨叉204可以具有与第一换挡拨叉202类似的构型。第二换挡拨叉204可以相对于换挡导轨200沿换挡导轨轴线210可滑动。在至少一个构型中，第二换挡拨叉204可以包括管状部分220’和拨叉臂222’。任选地，换挡托架224’可以与第二换挡拨叉204相关联。
管状部分220’可以接纳换挡导轨200。在至少一个构型中，管状部分220’可以具有第一端部230’、第二端部232’和换挡拨叉孔234’。
第一端部230’可以背向第一换挡拨叉202。
第二端部232’可以被布置成与第一端部230’相反。这样，第二端部232’可以面向第一换挡拨叉202。
换挡拨叉孔234’可以从第一端部230’延伸到第二端部232’。换挡导轨200可以延伸通过换挡拨叉孔234’。
拨叉臂222’可以从第二换挡拨叉204的管状部分220’延伸到第二换挡套环64。拨叉臂222’可以具有任何合适的构型。例如，拨叉臂222’可以具有一对叉状物，该对叉状物可以被接纳在第二换挡套环64的凹槽中并且可以允许第二换挡套环64相对于叉状物围绕第二轴线120旋转。在至少一个构型中，拨叉臂222’可以被布置成与靠近第二端部232’相比更靠近管状部分220’的第一端部230’。
换挡托架224’可以将第二换挡拨叉204操作性地连接到扇形凸轮206。例如，换挡托架224’可以随第二换挡拨叉204沿换挡导轨200可滑动，并且可以支撑可以接合扇形凸轮206的导向特征226’。换挡托架224’可以具有与换挡托架224相同的构型。在至少一个构型中，换挡托架224’可以具有第一凸缘240’、第二凸缘242’和主体部分244’。
第一凸缘240’可以被布置在主体部分244’的第一端部处。第一凸缘240’可以限定换挡导轨200可以延伸通过的孔。第一凸缘240’可以接合管状部分220’的第一端部230’。
第二凸缘242’可以被布置在主体部分244’的第二端部处，该第二端部可以被布置成与第一端部相反。第二凸缘242’可以限定换挡导轨200可以延伸通过的孔。第二凸缘242’可以接合管状部分220’的第二端部232’。这样，第一凸缘240’和第二凸缘242’可以接合第二换挡拨叉204的相反端部，并且第二换挡拨叉204可以被定位在第一凸缘240’与第二凸缘242’之间，以抑制换挡托架224’相对于第二换挡拨叉204的相对轴向移动。
主体部分244’可以从第一凸缘240’延伸到第二凸缘242’。主体部分244’可以大体上平行于换挡导轨200延伸，并且可以与换挡导轨200和扇形凸轮206间隔开。
导向特征226’可以将第二换挡拨叉204操作性地连接到扇形凸轮206。可以被称为第二导向特征的导向特征226’可以在朝向扇形凸轮206延伸的方向上从主体部分244’延伸。导向特征226’可以具有与和第一换挡拨叉226相关联的导向特征202相同的构型。例如，导向特征226’可以是可以被接纳在扇形凸轮206的第二凹槽中的滚柱，如将在下面更详细地讨论的。导向特征226’可以被轴向地定位成与靠近第一凸缘240’相比更靠近第二凸缘242’。还设想到了换挡托架224’可以被省略并且导向特征226’可以被设置有第二换挡拨叉204。
主要参考图2和图7，扇形凸轮206可以操作性地连接到第一换挡套环54、第二换挡套环64或两者。扇形凸轮206可以与变速器34和换挡导轨200间隔开。在至少一个构型中，扇形凸轮206可以具有大致平坦或平面的构型。
如图2中最佳示出的，扇形凸轮206可以围绕扇形凸轮轴线250可旋转。扇形凸轮轴线250可以大致垂直于第一轴线70、第二轴线120、换挡导轨轴线210或其组合布置。扇形凸轮206围绕扇形凸轮轴线250的旋转可以控制第一换挡套环54沿第一轴线70的移动，可以控制第二换挡套环64沿第二轴线120的移动，或两者皆有。在至少一个构型中，扇形凸轮206可以具有联接特征260和弧形外侧262。扇形凸轮206可以限定一个或多个凹槽，比如第一凹槽264和第二凹槽266。
联接特征260可以促进扇形凸轮206与致动器的联接，该致动器可以使扇形凸轮206围绕扇形凸轮轴线250旋转。联接特征260可以具有任何合适的构型。例如，联接特征260可以具有凸式构型、凹式构型、或其组合。致动器可以具有任何合适的构型。例如，致动器可以是电致动器、机械致动器、机电致动器等。
弧形外侧262可以背向扇形凸轮轴线250。弧形外侧262或其一部分可以沿弧延伸，比如可以相对于扇形凸轮轴线250径向布置的弧。多个棘爪特征270可以设置有弧形外侧262。棘爪特征270可以彼此间隔开并且可以被定位成与扇形凸轮206的旋转位置(比如图8至图11所示的位置)对应。棘爪特征270可以具有任何合适的构型。例如，棘爪特征270可以被配置为可以朝向扇形凸轮轴线250延伸的凹陷。棘爪特征270可以由棘爪机构272接合，该棘爪机构在图8至图11中最佳示出。棘爪特征270可以安装到固定部件，比如车桥组件10的壳体。棘爪特征270可以帮助将扇形凸轮206保持在期望的旋转位置。当扇形凸轮206围绕扇形凸轮轴线250在不同的旋转位置与其相关联的棘爪特征270之间旋转时，棘爪机构272可以沿弧形外侧262滑动。
主要参考图2，第一凹槽264可以引导第一换挡拨叉202的移动并且因此引导第一换挡套环54的移动。第一凹槽264可以由扇形凸轮206限定，使得第一凹槽264可以完全布置在扇形凸轮206内部或由扇形凸轮206环绕。第一凹槽264可以与扇形凸轮轴线250和第二凹槽266间隔开，并且可以接纳第一换挡拨叉202的导向特征226。导向特征226可以延伸到第一凹槽264中。第一凹槽264可以径向地定位在扇形凸轮轴线250与弧形外侧262之间。例如，第一凹槽264可以径向地定位在联接特征260与第二凹槽266之间。这样，第一凹槽264可以被定位成与第二凹槽266被定位成靠近扇形凸轮轴线250相比更靠近扇形凸轮轴线250。
第一凹槽264可以在第一端部与第二端部之间以非线性方式延伸。在至少一个构型中，第一凹槽264可以具有第一凹槽侧280和第二凹槽侧282。
第一凹槽侧280和第二凹槽侧282可以彼此间隔开并且可以在第一凹槽264的第一端部与第二端部之间延伸。例如，第一凹槽侧280和第二凹槽侧282可以是彼此的镜像并且可以等距地彼此间隔开。在一个或多个实施例中，第一凹槽侧280和第二凹槽侧282可以被布置成大致彼此平行。第一凹槽侧280和第二凹槽侧282可以协作以约束和控制第一换挡拨叉202的轴向移动。例如，第一换挡拨叉202的导向特征226可以接合第一凹槽侧280以抑制第一换挡拨叉202从所示的视角向右的移动，而导向特征226可以接合第二凹槽侧282以抑制第一换挡拨叉202从所示的视角向左的移动。
第二凹槽266可以引导第二换挡拨叉204的移动并且因此引导第二换挡套环64的移动。第二凹槽266可以由扇形凸轮206限定，使得第二凹槽266可以完全布置在扇形凸轮206内部或由扇形凸轮206环绕。第二凹槽266可以与第一凹槽264和弧形外侧262间隔开，并且可以接纳第二换挡拨叉204的导向特征226’。导向特征226’可以延伸到第二凹槽266中。第二凹槽266可以径向地定位在扇形凸轮轴线250与弧形外侧262之间。例如，第二凹槽266可以径向地定位在第一凹槽264与弧形外侧262之间。
第二凹槽266可以在第一端部与第二端部之间以非线性方式延伸。与第一凹槽264相比，第二凹槽266可以具有介于第一端部与第二端部之间的更大长度。在至少一个构型中，第二凹槽266可以具有第一凹槽侧280’和第二凹槽侧282’。
第一凹槽侧280’和第二凹槽侧282’可以彼此间隔开并且可以在第二凹槽266的第一端部与第二端部之间延伸。例如，第一凹槽侧280’和第二凹槽侧282’可以是彼此的镜像并且可以等距地彼此间隔开。在一个或多个实施例中，第一凹槽侧280’和第二凹槽侧282’可以被布置成大致彼此平行。第一凹槽侧280’和第二凹槽侧282’可以协作以约束和控制第二换挡拨叉204的轴向移动。例如，第二换挡拨叉204的导向特征226’可以接合第一凹槽侧280’以抑制第二换挡拨叉204从所示的视角向右的移动，而导向特征226’可以接合第二凹槽侧282’以抑制第二换挡拨叉204从所示的视角向左的移动。
参考图8至图11，现在将描述展示了换挡机构36的操作以及第一换挡套环54和第二换挡套环64的移动的示例。扇形凸轮206的旋转和换挡套环的换挡可以响应于操作员命令而进行，可以是自动的，或其组合。在至少一个构型中，当换挡套环和正在接合或脱离的齿轮的旋转速度充分同步时，可以执行换挡。通过控制第一轴50的旋转速度、通过控制第二轴60的旋转速度或其组合，可以使用同步器来实现允许套环的换挡或移动的充分同步。
在图8至图11中示出了换挡套环位置的示例；然而，应当理解，可以重新布置换挡套环位置或可以添加附加的换挡套环位置，在这种情况下，第一凹槽264的长度、第二凹槽266的长度、第一凹槽264和第二凹槽266相对于彼此弯曲或缓进的方式或其组合可以不同于所示的示例。
参考图8，扇形凸轮206被示为处于低速位置。第一换挡套环54可以将第三驱动齿轮84联接到第一轴50，使得第三驱动齿轮84可随第一轴50旋转。第二换挡套环64不能将第一齿轮130或第二齿轮132联接到第二轴60。这样，转矩可以经由第三驱动齿轮84和第三齿轮134在第一轴50与第二轴60之间传递。当扇形凸轮206处于低速位置时，第一换挡拨叉202的导向特征226可以被布置成邻近第一凹槽264的第一端部，并且第二换挡拨叉204的导向特征226’可以被布置成邻近第二凹槽266的第一端部。
参考图9，扇形凸轮206被示为处于中速位置。第一换挡套环54不能将第三驱动齿轮84联接到第一轴50并且从图8所示的位置向右移动。第二换挡套环64从图8所示的位置向右移动，并且可以将第二齿轮132联接到第二轴60，但不能将第一齿轮130联接到第二轴60。这样，转矩可以经由第二驱动齿轮82和第二齿轮132在第一轴50与第二轴60之间传递。与低速位置相比，当扇形凸轮206处于中速位置时，第一换挡拨叉202的导向特征226和第二换挡拨叉204的导向特征226’可以被布置成更靠近扇形凸轮轴线250。
参考图10，扇形凸轮206被示为处于空挡位置。第一换挡套环54处于与图9中相同的位置，不能将第三驱动齿轮84联接到第一轴50。第二换挡套环64处于与图8相同的位置，并且不能将第一齿轮130或第二齿轮132联接到第二轴60。这样，不能在第一轴50与第二轴60之间传递转矩。在空挡和中速位置，第一换挡拨叉202的导向特征226可以被布置成与扇形凸轮轴线250相距相同的距离。与中速位置相比，第二换挡拨叉204的导向特征226’可以被布置成在空挡位置更远离扇形凸轮轴线250。
参考图11，扇形凸轮206被示为处于高速位置。第一换挡套环54处于与图9中相同的位置，并且不能将第三驱动齿轮84联接到第一轴50。第二换挡套环64从图8所示的位置向左移动以将第一齿轮130联接到第二轴60，但不将第二齿轮132联接到第二轴60。这样，转矩可以经由第一驱动齿轮80和第一齿轮130在第一轴50与第二轴60之间传递。当扇形凸轮206处于高速位置时，第一换挡拨叉202的导向特征226可以被布置成邻近第一凹槽264的第二端部，并且第二换挡拨叉204的导向特征226’可以被布置成邻近第二凹槽266的第二端部。
如上讨论的车桥组件可以允许转矩源和变速器被布置在差速器组件的相反侧上。在转矩源是电动马达的构型中，这样的构型可以帮助将电动马达与热量热分离，该热量是通过其快速转动的转子轴承(该转子轴承可以以大于50,000rpm的速度旋转)从车桥组件的其他部件，比如车桥组件的变速器和润滑剂生成的。这种热分离可以改善车桥组件的热管理，并且可以减少润滑剂加热，这样可以帮助提高润滑剂寿命。另外，与电动马达和变速器从壳体组件的同一侧延伸的构型相比，这样的布置可以通过将车桥组件的质心定位成更靠近半轴来提供更好的重量分配。结果，与电动马达和变速器从壳体组件的同一侧延伸的构型相比，可以减小壳体组件从半轴延伸的“突出度”或距离，并且可以改善壳体结构的完整性。具有如上所述的扇形凸轮的车桥组件可以允许提供紧凑的换挡机构，这可以帮助减小封装空间、重量、相关联成本或其组合。此外，扇形凸轮可以允许换挡套环同时或独立地且以高准确度来致动。
虽然上文描述了示例性实施例，但是这些实施例并不旨在描述本发明的所有可能形式。而是，本说明书中使用的词语是说明而非限制性的词语，并且应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。此外，可以组合各种实现的实施例的特征以形成本发明的另外实施例。

Claims (20)

1.一种车桥组件，包括：
第一轴，所述第一轴能够围绕第一轴线旋转；
第二轴，所述第二轴能够围绕第二轴线旋转；
第一齿轮组，所述第一齿轮组能够围绕所述第一轴线旋转；以及
第二齿轮组，所述第二齿轮组能够围绕所述第二轴线旋转，其中所述第二齿轮组的每个构件与所述第一齿轮组的不同构件啮合；
第一换挡套环，所述第一换挡套环能够随所述第一轴围绕所述第一轴线旋转并且能够相对于所述第一轴沿所述第一轴线移动，以选择性地将所述第一齿轮组的构件连接到所述第一轴；
第二换挡套环，所述第二换挡套环能够随所述第二轴围绕所述第二轴线旋转并且能够相对于所述第二轴沿所述第二轴线移动，以选择性地将所述第二齿轮组的构件连接到所述第二轴；以及
扇形凸轮，所述扇形凸轮能够围绕扇形凸轮轴线旋转并且操作性地连接到所述第一换挡套环和所述第二换挡套环，其中所述扇形凸轮围绕所述扇形凸轮轴线的旋转控制所述第一换挡套环沿所述第一轴线的移动，并且控制所述第二换挡套环沿所述第二轴线的移动。
2.如权利要求1所述的车桥组件，其中，所述第一齿轮组包括第一驱动齿轮、第二驱动齿轮和第三驱动齿轮，其中所述第一驱动齿轮和所述第二驱动齿轮固定地联接到所述第一轴，并且所述第三驱动齿轮可旋转地布置在所述第一轴上，使得当所述第一换挡套环不将所述第三驱动齿轮连接到所述第一轴时，该第三驱动齿轮能够围绕所述第一轴线相对于所述第一轴旋转，并且当所述第一换挡套环将所述第三驱动齿轮连接到所述第一轴时，所述第三驱动齿轮能够随所述第一轴旋转。
3.如权利要求2所述的车桥组件，其中，所述第二齿轮组包括分别与所述第一驱动齿轮、所述第二驱动齿轮和所述第三驱动齿轮啮合的第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，其中所述第三齿轮固定地联接到所述第二轴，并且所述第一齿轮和所述第二齿轮可旋转地布置在所述第二轴上并且能够通过所述第二换挡套环选择性地联接到所述第二轴。
4.如权利要求3所述的车桥组件，其中，当所述扇形凸轮处于低速位置时，所述第一换挡套环将所述第三驱动齿轮联接到所述第一轴，使得所述第三驱动齿轮能够随所述第一轴旋转，并且所述第二换挡套环不将所述第一齿轮或所述第二齿轮联接到所述第二轴。
5.如权利要求3所述的车桥组件，其中，当所述扇形凸轮处于中速位置时，所述第一换挡套环不将所述第三驱动齿轮联接到所述第一轴，并且所述第二换挡套环将所述第二齿轮联接到所述第二轴。
6.如权利要求3所述的车桥组件，其中，当所述扇形凸轮处于高速位置时，所述第一换挡套环不将所述第三驱动齿轮联接到所述第一轴，并且所述第二换挡套环将所述第一齿轮联接到所述第二轴。
7.如权利要求3所述的车桥组件，其中，当所述扇形凸轮处于空挡位置时，所述第一换挡套环不将所述第三驱动齿轮联接到所述第一轴，并且所述第二换挡套环不将所述第一齿轮或所述第二齿轮联接到所述第二轴。
8.如权利要求3所述的车桥组件，其中，所述第二驱动齿轮沿所述第一轴轴向地定位在所述第一驱动齿轮与所述第三驱动齿轮之间，并且所述第三驱动齿轮沿所述第一轴轴向地定位在所述第二驱动齿轮与所述第一换挡套环之间。
9.如权利要求8所述的车桥组件，其中，所述第二换挡套环轴向地定位在所述第一齿轮与所述第二齿轮之间，并且所述第二齿轮轴向地定位在所述第二换挡套环与所述第三齿轮之间。
10.如权利要求1所述的车桥组件，其中，第一换挡拨叉将所述第一换挡套环联接到所述扇形凸轮，并且所述扇形凸轮限定第一凹槽，所述第一凹槽完全布置在所述扇形凸轮内部并且接纳操作性地连接到所述第一换挡拨叉的第一导向特征。
11.如权利要求10所述的车桥组件，其中，所述第一凹槽具有第一凹槽侧和被布置成与所述第一凹槽侧相对的第二凹槽侧，其中所述第一导向特征接合所述第一凹槽侧和所述第二凹槽侧以约束所述第一换挡拨叉的轴向移动。
12.如权利要求10所述的车桥组件，其中，第二换挡拨叉将所述第二换挡套环联接到所述扇形凸轮，并且所述扇形凸轮限定第二凹槽，所述第二凹槽完全布置在所述扇形凸轮内部，接纳操作性地连接到所述第二换挡拨叉的第二导向特征。
13.如权利要求12所述的车桥组件，其中，所述第二凹槽具有第一凹槽侧和被布置成与所述第一凹槽侧相对的第二凹槽侧，其中所述第二导向特征接合所述第二凹槽的所述第一凹槽侧和所述第二凹槽的所述第二凹槽侧以约束所述第二换挡拨叉的轴向移动。
14.如权利要求12所述的车桥组件，其中，所述第一凹槽被定位成与所述第二凹槽被定位成靠近所述扇形凸轮轴线相比更靠近所述扇形凸轮轴线，并且所述第二凹槽具有比所述第一凹槽更大的长度。
15.如权利要求12所述的车桥组件，其中，所述第一换挡拨叉和所述第二换挡拨叉能够沿与所述扇形凸轮间隔开的换挡导轨滑动，其中所述换挡导轨沿大致平行于所述第一轴线和所述第二轴线延伸的换挡导轨轴线延伸。
16.如权利要求15所述的车桥组件，其中，所述换挡导轨轴线被布置成与所述换挡导轨轴线被布置成靠近所述第二轴线相比更靠近所述第一轴线。
17.如权利要求15所述的车桥组件，进一步包括第一换挡托架，所述第一换挡托架具有限定所述换挡导轨延伸通过的孔的第一凸缘和第二凸缘，其中所述第一换挡拨叉被定位在所述第一凸缘与所述第二凸缘之间并且接合所述第一凸缘和所述第二凸缘，使得所述第一换挡拨叉和所述第一换挡托架能够沿所述换挡导轨轴线一起移动。
18.如权利要求17所述的车桥组件，其中，所述第一导向特征从所述第一换挡托架延伸并且被接纳在所述第一凹槽中。
19.如权利要求15所述的车桥组件，进一步包括第二换挡托架，所述第二换挡托架具有限定所述换挡导轨延伸通过的孔的第一凸缘和第二凸缘，其中所述第二换挡拨叉被定位在所述第一凸缘与所述第二凸缘之间并且接合所述第一凸缘和所述第二凸缘，使得所述第二换挡拨叉和所述第二换挡托架能够沿所述换挡导轨轴线一起移动。
20.如权利要求19所述的车桥组件，其中，所述第二导向特征从所述第二换挡托架延伸并且被接纳在所述第二凹槽中。
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