CN116134245A - 差速器装置 - Google Patents

Abstract

差速器装置具有：输入箱，是能够绕轴旋转的输入箱，并具有朝向所述轴的方向的端面；差动齿轮组，其具备分别能够绕所述轴旋转的第一侧齿轮及第二侧齿轮，允许所述第二侧齿轮相对于所述第一侧齿轮的差动；爪齿，其在支承所述差动齿轮组的输出箱或所述第二侧齿轮上朝向所述端面立起；离合器结构，是能够与所述爪齿啮合的离合器结构，当进行啮合时，所述离合器结构将所述输出箱或所述第二侧齿轮与所述输入箱结合；离合器部件，其在所述轴的方向可动，具备与所述离合器结构连接的内端和通过所述端面而露出到所述输入箱的外部的外端；电枢，其在所述轴的方向可动，至少部分地由磁性材料构成，与所述外端接触；螺线管，其在所述轴的方向与所述端面分离地被支承，在所述轴的方向产生磁通而吸引所述电枢，经由所述离合器部件使所述离合器结构与所述爪齿啮合；以及弹簧，其对所述离合器结构向从所述爪齿脱离啮合的方向进行施力。

Description

差速器装置

技术领域

以下的公开涉及一种差速器装置，特别是涉及具备基于吸引式螺线管的致动器而能够操作离合器的差速器装置。

背景技术

在四轮车在不良道路上行驶时，与仅驱动前轮或后轮相比，向四轮全部传递驱动力是有利的。另一方面，当在整备后的铺装路上行驶时，从燃油效率等的观点出发，全轮驱动(AWD)方式是不利的。因此，人们经常采用通过驾驶员的有意识操作来切换二轮驱动和全轮驱动的、也被称为分时AWD的驱动方式。

实现分时AWD的传动系统存在各种组合，例如能够利用允许两车轴之间的差动的差动齿轮组、和在时限性地与差动齿轮组连结输入轴的离合器的组合。人们提出了一种一体地具备该组合的被称为自由运行差速器的装置。专利文献1公开了一种自由运行差速器的例子。

在驱动离合器的致动器中能够利用齿轮马达、液压、螺线管等，螺线管特别在响应方面优异。在专利文献1所公开的技术中，螺线管以环绕芯的方式产生磁通，通过使该磁通迂回到柱塞而在柱塞产生按压力，由此驱动离合器。这样的形式的螺线管能够在输出比较低的同时以低电力消耗进行运转。另一方面，为了得到更大的输出，人们正在把目光投向吸引式螺线管。在不是自由运行差速器而是利用于锁定差动的目的的例子中，在专利文献2、3所公开的技术中，螺线管通过励磁吸引电枢，复位弹簧用于将其拉开的目的。在任一例子中，螺线管都需要与车体侧接线，因此，差速器会旋转，而螺线管及其相关的各部件则为非旋转部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开2011-112114号

专利文献2：日本专利申请公开平2-286944号

专利文献3：国际专利申请公开WO2017/100550A1

发明内容

由于离合器也浸在用于对差动齿轮组进行润滑的润滑油中，因此润滑油的粘性成为妨碍离合器脱离的阻力。另外，在施加了转矩时，啮合后的离合器齿之间的摩擦力会对脱离造成强烈的阻碍。因此，为了使离合器实现可靠脱离，复位弹簧必须发挥相应的弹力。为了抵抗这样强化的复位弹簧，螺线管需要发挥充分的推力，因此，在螺线管中吸引电枢的形式是有利的。另一方面，电枢由于残留磁化而附着在螺线管上，因此，为了将其剥离，复位弹簧必须发挥更大的弹力。因此，吸引式螺线管和复位弹簧相辅相成，都需要强力的吸引式螺线管和复位弹簧。

如何负担这些力的反力是技术课题，另外，如何对离合器传递力都需要进行熟练地设计。另外，如果产生更大的磁力，则也必须考虑由泄漏到周围的磁通造成的影响。例如，如果通过增加芯的磁路截面积来减少磁通的泄漏，则装置必然会体积庞大。即，在吸引式的螺线管中，为了如何配置并支承关联部件，潜在有很多的技术课题。以下公开的装置是鉴于这些课题而作出的。

在一个示例中，一种差速器装置，具有：输入箱，是能够绕轴旋转的输入箱，并具有朝向所述轴的方向的端面；差动齿轮组，其具备分别能够绕所述轴旋转的第一侧齿轮及第二侧齿轮，允许所述第二侧齿轮相对于所述第一侧齿轮的差动；爪齿，其在支承所述差动齿轮组的输出箱或所述第二侧齿轮上朝向所述端面立起；离合器结构，是能够与所述爪齿啮合的离合器结构，当进行啮合时，所述离合器结构将所述输出箱或所述第二侧齿轮与所述输入箱结合；离合器部件，其在所述轴的方向可动，具备与所述离合器结构连接的内端和通过所述端面而露出到所述输入箱的外部的外端；电枢，其在所述轴的方向可动，至少部分地由磁性材料构成，与所述外端接触；螺线管，其在所述轴的方向与所述端面分离地被支承，在所述轴的方向产生磁通而吸引所述电枢，经由所述离合器部件使所述离合器结构与所述爪齿啮合；以及弹簧，其对所述离合器结构向从所述爪齿脱离啮合的方向进行施力。

附图说明

图1是一实施方式的差速器装置的沿着轴的剖视图。

图2A是从图1取得的致动器及其附近位置的放大剖视图。

图2B是变形例，是与图2A对应的放大剖视图。

图3A是对基于一个示例的致动器进行止转的构造的局部立视图。

图3B是对另一例的致动器进行止转的结构的局部剖视图。

图4是表示致动器经由柱塞按压离合器部件的例子的局部剖视图。

图5A是表示传感器与致动器的关系的另一例的局部剖视图。

图5B是又一例的与图5A对应的局部剖视图。

图5C是表示接触传感器的例子的与图5A对应的局部剖视图。

图6是表示与侧齿轮的组合构成离合器的例子的局部剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对几个示例性实施方式进行说明。通过以下的说明以及权利要求的范围，如果没有特别的说明，则轴是差速器装置的旋转轴的意思，另外，轴向是与此平行的方向，径向是指与其正交的方向。另外，通过以下的说明，有时区别右和左，但这只不过是为了便于说明，能够进行左右颠倒的实施方式。

主要参照图1，差速器装置能够在允许绕轴C旋转的两车轴之间的差动的同时，用于从输入轴在一定时限内传递车轴转矩的目的(可称为自由运行差速器等)。通过该差速器装置能够实现例如分时AWD车辆，但当然用途并不限定于此。

差速器装置大致包括从输入轴接收转矩的输入箱1、用于操作差动齿轮组7的离合器11、以及驱动离合器11的致动器21。差速器装置能够具备支承差动齿轮组7的输出箱5，该输出箱5能够相对于输入箱1进行旋转。输入箱1和输出箱5同轴且成为嵌套，通常前者收容后者，但收容不是必须的。

输入箱1始终与输入轴驱动连接，从输入轴接收转矩并绕轴C旋转。输出箱5具备爪齿13而构成离合器11，在离合器11脱离时，输出箱5的转矩不被传递，输出箱5能够绕轴C自由地旋转。当致动器21使离合器11啮合时，输入箱1与输出箱5驱动地连结而传递转矩，一起旋转。

或者，如图6所示，差动齿轮组7的一方的侧齿轮77也可以相对于齿轮齿在背面具备爪齿13，由此构成离合器11。在该例子中，差动齿轮组7在没有输出箱5的情况下直接支承于输入箱1。当离合器11啮合时，侧齿轮77与输入箱1结合。当一方的侧齿轮77被固定时，另一方的侧齿轮75也无法进行差动，因此，在该例子中，离合器11用于对差动齿轮组7的差动进行锁定/解锁的目的。该例子的差速器装置可被称为锁止差速器等。

返回参照图1，输入箱1大致为绕轴C的圆筒形，通过关闭其两端的端面将内部与外部半隔离。输入箱1与输入轴的连结能够通过例如齿圈进行，从圆筒向径向突出的凸缘能够用于齿圈的结合，当然也可以是其他的方式。

轴套部从输入箱1的两端面进一步向轴向外侧延伸，通过轴套部将输入箱1支承于齿轮架81。在输入箱1与齿轮架81之间，能够夹设如滚子轴承那样的轴承83，但也可以用球轴承或其他轴承装置代替滚子轴承。在一个端面3的附近配置有致动器21。

输出箱5具备差动齿轮组7，能够在允许差动的同时向两车轴输出转矩。根据图1所示的例子，差动齿轮组7是锥齿轮式，由分别以能够旋转的方式支承于小齿轮轴73的小齿轮71和与其啮合的侧齿轮75、77构成。当然，也可以利用平面齿轮式、行星齿轮式等其他适当的形式。侧齿轮75、77分别与车轴结合，因此能够在其内表面具备花键，但结合也可以是其他形式。

输出箱5在其一端9具备爪齿13，爪齿13在轴向进一步朝向输入箱1的端面3立起。爪齿13构成离合器11，离合器11如已经叙述的那样，在啮合时将输出箱5与输入箱1驱动地连结。如图1所示的例子那样，将输出箱5与输入箱1驱动地连结的离合器结构也可以经由离合器部件15，或者也可以具备与输入箱1对应的爪齿，构成爪齿13和离合器11。

结合图1，例如参照图2A，离合器部件15是松缓地嵌合在输入箱1的内表面的大致环状的部件，在轴C的方向上是可动的。其内端17位于输入箱1的内部并与离合器结构相连。多个腿从内端17的相反面在轴向上向外侧突出，各自的外端19通过端面3而露出到输入箱1外。通过在端面3开设的孔与离合器部件15的腿啮合，离合器部件15能够传递从输入箱1向输出箱5的转矩。

内端17能够具备第二爪齿14，爪齿13与第二爪齿14以相互啮合的方式构成，组合而构成离合器11。在该情况下，如上所述，离合器结构与离合器部件15成为一体。

另外，为了与致动器21连接，外端19可具备接触板27。接触板27是大致在周向上形成连续的轮的板状，也可以具备为了与外端19的紧固而适当地弯曲立起的部分，另外，也可以为了与致动器21接触而具备适当的突起。应用于接触板27的材料并不特别限定，但能够利用与输入箱1、离合器部件15、或者后述的电枢23、芯53不同的材料。

致动器21大致包括电枢23、螺线管25和复位弹簧31。电枢23至少部分地由磁性材料构成，被吸引到螺线管25被励磁时所产生的磁通。电枢23以与外端19接触的方式配置，能够沿轴向C的方向驱动离合器部件15。复位弹簧31向与其相反的方向对离合器部件15施力。

螺线管25的整体绕轴C为环状，具备在轴向产生磁通的线圈51和包围线圈51而引导磁通的芯53。线圈51是卷绕有由铜之类的良导体构成的电动机的线圈，卷绕方向优选为在轴C的方向产生最强的磁通的方向。芯53也可以由像铁氧体那样的高导磁率的材料构成，能够高效地引导磁通来提高能量效率，并且降低由于向周围泄漏磁通而引起的不良影响。芯53包围线圈51的大半，但在轴向上开放仅朝向电枢23的面，即，使磁通高效地朝向该面。

电枢23至少具备接受上述的磁通而应该被吸引的径向面41，其能够形成为在径向展开的圆盘状的面。为了扩大受到磁通的面积，如图2B所示，也可以进一步具备朝向芯53倾斜的斜面45，斜面45不仅在径向位于内侧，还可以位于外侧。根据该斜面，芯53也可以是与其互补的形状。

电枢23还具备用于与外端19或接触板27接触而传递驱动力的轴向部43。如图3A所示，轴向部43也可以是，例如与图2A、图2B组合而从径向面41的外周沿轴向立起的圆筒状的边缘。该边缘以至少部分地覆盖芯53的方式通过其外侧而到达外端19或接触板27。这样的形状能够通过冲压加工而一体地形成平坦的板，制作容易。当然，也可以通过铸造、锻造等制作，也可以将分体的轴向部43与平坦的径向面41啮合。该形状即使比较，薄也足以驱动离合器部件15，因此在也可以不减小芯53的截面积这点上是有利的。

或者，电枢23也可以代替圆筒状的边缘，或者在此基础上，如图4所例示那样具备柱49。柱49使螺线管25特别贯通芯53并沿轴向延伸，并与外端19或接触板27接触。柱49可以如图示那样在线圈51的径向通过内侧，或者也可以通过外侧。在这些方式中，立柱49将电枢23止转，因此能够不需要后述的切口。进而，柱49也可以以绕过芯53的外周的方式延伸。在该情况下，柱49也可以通过与后述的销85啮合而被止转，或者也可以进行单独的止转的处置。

轴向部43或柱49均可以是与径向面41相同的材料，也可以是一体，但例如也可以是由非磁性材料构成的分体。在由非磁性材料构成的情况下，能够减少磁通的泄漏，能够降低其不良影响。

此外，在轴向部43或柱49与外端19或接触板27之间，也可以夹设有与它们分体的衬套。该衬套为环状，即使输入箱1旋转，也保持向两者的接触。该衬套也能够由非磁性材料构成，并且例如由低摩擦系数的树脂构成，能够减少摩擦。

通过芯53的内周与轴套部57嵌合，来支承致动器21的整体。除了内周之外，芯53与输入箱1分离，特别是在芯53的背面与输入箱1的端面3之间保持有相当的间隙。这有助于减少从芯53向端面3泄漏的磁通。为了对芯53进行定位，轴套部57也可以具备稍微向径向外侧伸出的轴肩59。轴肩59至少为不到达线圈51的背面的程度，即至少在线圈51的内周的径向外侧保持有间隙。

如图2A、图4所示，芯53的内周部也可以在与轴肩59相反的方向沿轴向延长。该延长部也可以呈大致圆筒形，通常与芯53一体，但也可以分体地固定于芯53。另外，其端部也可以与轴承83抵接而防脱。或者，为了防止芯53脱落，轴套部57也可以具备防脱部件。该部件例如是与轴套部57啮合的环，为了减少磁通的泄漏，其也可以由非磁性材料构成。另一方面，芯53的内周部也可以不与轴套部57接触。为了减少接触面积，也可以在芯53的内周面具有槽或凹部。这也有助于减少磁通的泄漏，另外，有助于减小芯53与轴套部57的滑动阻力。

电枢23可以与轴套部57直接嵌合，也可以与芯53的该延长部嵌合。无论哪种情况，都是能够滑动的嵌合，电枢23在轴向上可动。电枢23与作为相同的非旋转构件的芯53嵌合有利于使轴向的移动顺畅。为了防止电枢23的脱落，能够利用与芯53或轴套部57啮合的环33。上述环为了减少磁通的泄漏，也可以由非磁性材料构成。

或者，如图2B所示，能够利用用于支承芯53以及电枢23的支持部件35。支持部件35例如为大致圆筒形，其一端与轴承83抵接而防脱。该支持部件35与芯53抵接而均为非旋转部件，另外，能够防止其脱落。或者，支持部件35可以与轴套部57过盈配合，或者也可以具备与轴套部57啮合的构造。另外，电枢23能够滑动地嵌合于支持部件35上，这有助于抑制磁通从电枢23向轴套部57的泄漏。为了防止电枢23的脱落，支持部件35也可以具备防脱构造，其一个例子如图示那样是其端部向外侧弯曲而形成的较短的凸缘。为了减少磁通的泄漏，支持部件35也可以由非磁性材料构成。

复位弹簧31能够配置于保持于芯53的背面与输入箱1的端面3之间的间隙。特别是，能够介于接触板27与端面3之间。复位弹簧31能够预先稍微压缩，向促进离合器11的脱离的方向对离合器部件15施力。

复位弹簧31是与接触板27等一起旋转的部件，但优选电枢23和螺线管25是非旋转部件，被止转。例如，如图3A所示，芯53也可以具备在径向上向外侧突出的销85，销85与齿轮架81啮合，由此实现螺线管25的止转。电枢23也可以具备与螺线管25啮合的构造，例如该轴向部43也可以具备与销85啮合的切口。或者，如图3B所示，也可以利用从芯53沿轴向延伸并贯通电枢23的销87。无论如何，电枢23和螺线管25都能够通过销85、87进行止转。销85、87可以与芯53一体，但也可以分体且由非磁性材料构成。在由非磁性材料构成的情况下，能够减少磁通的泄漏，能够降低其不良影响。

返回参照图1，虽然不是必须的，但是差速器装置可以具备检测离合器11是否啮合的设备，其中一个例子为非接触传感器91。作为非接触传感器91，能够例示利用高频振荡检测金属的接近的传感器、检测静电电容、电场或磁场的变化的非接触传感器、基于光学单元的检测装置，但不限于此。根据这些非接触传感器，能够避免因与旋转体的接触而产生的能量损失。

例如，非接触传感器91能够配置在能够检测接触板27是否接近的位置。如从以上的说明可以理解的那样，接触板27在差速器装置中在外周露出，另外，在芯53与输入箱1之间的间隙中在轴向上移动，因此非接触传感器91能够在不受周围的部件的扰乱的情况下进行准确的检测。接触板27如上所述为圆环状，因此在旋转期间始终面向非接触传感器91，能够用于轴向上的位置的检测。另外，如上所述，能够将任意的材料应用于接触板27，因此，能够选择适于非接触传感器91的检测的材料。当然，也可以代替接触板27而将离合器部件15的其他部分设为检测对象，或者如图5A所例示的那样，将电枢23的任一部分设为对象。电枢23是非旋转部件，因此与同样地不旋转的非接触传感器91始终相对，能够用于位置的检测。另外，也可以对它们附加一些便于检测的适当部件。

在上述的说明中，非接触传感器91相对于沿轴向移动的部件接近正交的方向，但如图5B所示的例子所示，非接触传感器91也可以朝向轴向。检测的对象既可以是电枢23，也可以如图示的例子那样是接触板27。在后者的情况下，为了避免电枢23、芯53的干扰，也可以将它们部分切除。电枢23以及芯53是非旋转部件，因此，只要不将整周切除而仅切开问题的部位就足够了。当然，也可以取代切口而扩大接触板27的直径，以使得比电枢23和芯53的外周向径向外侧伸出。

或者，也可以如图5c所示的例子那样，代替非接触传感器而利用接触传感器93。作为接触传感器93，例如能够利用机械的按压开关或者拉式开关。当然，也可以是利用电、磁或光学方式的传感器。作为检测的对象，可以与上述同样地将电枢23或接触板27作为对象，或者也可以将离合器部件15的任意其他部分作为对象。

进而，代替上述的任一个传感器，或者在此基础上，还能够具备速度传感器等其他检测器作为差速器装置。与此相应地，接触板27也可以具备如形成于其周缘上的凹口、齿那样使传感器产生与速度相应的脉冲的构造。由于接触板27是与输入箱1同步旋转的旋转部件，因此不仅能够利用于离合器11是否啮合，还能够用于获得旋转速度的信息。

在此说明的差速器装置中，从螺线管向输入箱的磁通的泄漏尤其是从芯的背面向输入箱的端面的磁通的泄漏减少。在吸引式螺线管中，该方向的磁通最大，强烈地吸引输入箱，所以如果芯的背面与输入箱的端面接触，则由摩擦引起的能量损失显著。另外，由于输入箱向与磁通正交的方向旋转，因此由感应电力的产生引起的能量损失也随着要增大磁力而变大。在此说明的差速器装置均抑制这些能量损失。另外，由于不需要为了应对磁通的泄漏而增大芯的截面积，因此能够使装置紧凑。另一方面，由于能够将芯的背面与输入箱的端面之间的比较宽的间隙用于复位弹簧，因此复位弹簧的设计具有大的自由度，有利于确保充分的弹力和伸缩长度。进而，由于在该间隙中接触板在径向上露出，因此容易使用传感器等来检测离合器的状态。

对几个实施方式进行了说明，但能够基于上述公开内容进行实施方式的修正或变形。

Claims (13)

1.一种差速器装置，其特征在于，具有：

输入箱，是能够绕轴旋转的输入箱，并具有朝向所述轴的方向的端面；

差动齿轮组，其具备分别能够绕所述轴旋转的第一侧齿轮及第二侧齿轮，允许所述第二侧齿轮相对于所述第一侧齿轮的差动；

爪齿，其在支承所述差动齿轮组的输出箱或所述第二侧齿轮上朝向所述端面立起；

离合器结构，是能够与所述爪齿啮合的离合器结构，当进行啮合时，所述离合器结构将所述输出箱或所述第二侧齿轮与所述输入箱结合；

离合器部件，其在所述轴的方向可动，具备与所述离合器结构连接的内端和通过所述端面而露出到所述输入箱的外部的外端；

电枢，其在所述轴的方向可动，至少部分地由磁性材料构成，与所述外端接触；

螺线管，其在所述轴的方向与所述端面分离地被支承，在所述轴的方向产生磁通而吸引所述电枢，经由所述离合器部件使所述离合器结构与所述爪齿啮合；以及

弹簧，其对所述离合器结构向从所述爪齿脱离啮合的方向进行施力。

2.根据权利要求1所述的差速器装置，其特征在于，

所述电枢具备：径向面，其为了承受所述磁通而在径向展开；以及轴向部，其从所述径向面向所述外端在轴向延伸，所述轴向部与所述外端接触。

3.根据权利要求2所述的差速器装置，其特征在于，

所述轴向部与所述径向面分体且由非磁性材料构成。

4.根据权利要求2所述的差速器装置，其特征在于，

所述轴向部具有圆筒，该圆筒至少部分地覆盖所述螺线管的外周并与所述外端接触。

5.根据权利要求2所述的差速器装置，其特征在于，

所述轴向部具备柱，该柱贯通所述螺线管并与所述外端相接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的差速器装置，其特征在于，

所述输入箱具备从所述端面沿所述轴的方向延伸的轴套部，所述螺线管具备产生所述磁通的线圈和包围所述线圈并引导磁通的芯，通过所述芯能够滑动地嵌合于所述轴套部，从而所述螺线管支承于所述输入箱。

7.根据权利要求6所述的差速器装置，其特征在于，

所述芯一体或分体地具备能够滑动地嵌合于所述轴套部的支持部，为了与支承所述轴套部的轴承抵接而沿轴向延伸。

8.根据权利要求7所述的差速器装置，其特征在于，

所述电枢通过与所述支持部嵌合而被支承为能够沿轴向移动。

9.根据权利要求6所述的差速器装置，其特征在于，

所述芯具备销，所述销是对所述螺线管进行止转的销且沿径向或轴向延伸，所述电枢通过与所述销卡合而一起被止转。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的差速器装置，其特征在于，

所述离合器部件的所述外端包括绕所述轴的周围形成连续的轮的接触板，所述接触板以所述螺线管与所述端面之间且与所述电枢接触的方式配置。

11.根据权利要求10所述的差速器装置，其特征在于，

所述弹簧介于所述端面与所述接触板之间而对所述接触板进行施力。

12.根据权利要求10所述的差速器装置，其特征在于，

所述接触板在径向上向外侧露出，从而能够利用于基于传感器的检测。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的差速器装置，其特征在于，

所述离合器结构与所述离合器部件形成一体，以与所述离合器部件一起移动，具备与所述爪齿啮合的第二爪齿。

Images