CN215171993U

CN215171993U - 差速器以及电磁差速器

Info

Publication number: CN215171993U
Application number: CN202120448771.2U
Authority: CN
Inventors: P·布尔科; V·M·内马内; A·N·埃德勒; J·I·吉利奥; S·S·库尔卡尼
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: US11460098B2; DE202021101028U1; US20210270354A1

Abstract

本实用新型公开了一种差速器，它包括先导离合器、主离合器、构造成作用在先导离合器上的第一滚珠坡道、以及构造成当先导离合器作用在第二滚珠坡道上时致动主离合器的第二滚珠坡道。本实用新型还公开了一种电磁差速器，它包括支架、安装在该支架上的定子、位于该支架中的先导离合器和位于该支架中的主离合器。本实用新型还公开了一种电磁差速器，它包括支架以及位于该支架中的第一侧齿轮和第二侧齿轮。先导离合器可以位于支架中并包围第一侧齿轮的一部分。主离合器可以位于支架中并包围先导离合器的一部分以及包围第一侧齿轮的一部分。

Description

差速器以及电磁差速器

技术领域

本实用新型提供了一种差速器，其具有可经由第一和第二滚珠坡道电磁地致动的主离合器组和先导离合器组。

背景技术

液压致动的限滑差速器(“LSD”)具有良好的响应时间和扭矩精度性能，然而它们的结构复杂并且成本也高。E-Locker(电子差速锁)是全锁定式差速器，并且用于牵引控制。电磁LSD—也称为电磁限滑差速器(“eMLSD”)—成本较低并且可以用于牵引和稳定性控制。然而，传统上，由于差速器载体内的封装约束，利用可用的电磁LSD设计可以实现的偏置转矩有限。

实用新型内容

本文公开的方法和装置克服了上述缺点，并通过用以实现更高离合器扭矩容量的限滑差速器(“LSD”)双离合器结构而改进了现有技术。

一种差速器可以包括先导离合器(pilot clutch)、主离合器、构造成作用在先导离合器上的第一滚珠坡道(ball ramp)，以及构造成当先导离合器作用在第二滚珠坡道上时致动主离合器的第二滚珠坡道。

一种电磁差速器可以包括支架(承载件)、安装在支架上的定子、位于支架中的先导离合器和位于支架中的主离合器。定子致动式第一滚珠坡道可以构造在支架上以作用在先导离合器上。位于支架中的第二滚珠坡道可构造成在先导离合器起作用时致动主离合器。

一种电磁差速器可以包括支架、支架中的第一侧齿轮(半轴齿轮)和第二侧齿轮、以及安装在支架上的定子。先导离合器可以处于支架中并围绕第一侧齿轮的一部分。主离合器可以位于支架中并围绕先导离合器的一部分以及围绕第一侧齿轮的一部分。支架上的定子致动式第一滚珠坡道可以被构造成作用在先导离合器上。支架中的第二滚珠坡道可构造成在先导离合器起作用时致动主离合器。

一种用于致动电磁差速器的方法可以包括用定子给第一滚珠坡道供能，经由第一滚珠坡道致动先导离合器，经由先导离合器致动第二滚珠坡道，以及经由第二滚珠坡道致动主离合器组件。该方法还可以包括通过处理油温差、车轮速度、车辆速度、转向角和加速器位置中的一个或多个来确定用于定子的控制信号，用于定子的控制信号控制电磁差速器的扭矩输出。

附图说明

其他目的和优点将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过本公开的实践而获知。通过特别指出的元件和组合，也将实现和获得这些目的和优点。

图1是差速器总成的横截面图；

图2是电磁差速器的截面图；

图3是电磁差速器的分解图；

图4是第二滚珠坡道的视图；

图5是第一滚珠坡道的视图。

具体实施方式

虽然示出并描述了电磁差速器，但也可以具有包括通过其它装置移动的致动器30的差速器，所述其它装置例如为联接到机械或机电运动源的联动装置。差速器可以包括主离合器70和先导离合器50。

差速器总成1可以包括外壳10，该外壳具有用于插塞11的插塞端口。轮轴(车桥)端口可以容纳轮轴12、13，这些轮轴被连接以具有打开或闭合的差动作用。当差速器打开时，轴12、13可以以不同的相对速度旋转。然而，当差速器闭合时，轴12、13被锁定以便以相同的速度旋转。可以实施牵引控制技术。

限滑差速器可以设计成当轴12、13经受来自诸如发动机或马达的动力源的过大扭矩时允许可更换的离合器片滑动。希望高扭矩输出。希望调节扭矩输出。车载计算机可向插塞11发送控制信号以向定子111供电。壳体114可以封装线圈112并且连接到托架113。对线圈112的电动控制影响施加在致动器30上以将致动器30拉向定子111的磁力。

致动器30可以是金属板。致动器30可以是环形或盘形。可以包括楔子31以驱动第一滚珠坡道40的第一板41。第一板41可以包括处于轮缘412中的凹口411，以便被楔子31驱动。当致动器30被定子111移动时，楔子31可以在凹口411中滑动以将第一板41拉向或推向第二板42。第一板41可以包括分布在表面413中的数个凹穴414。第二板42也可以包括分布在表面423中的凹穴424。一组球体434可被座放于相对的凹穴414、424中。球体434可排列在垫片43、模具或托盘中。基于设计选择，凹穴414、424可以较多或较少地陡峭地成角度，以控制滚珠434在凹穴414、424中斜升的快慢。

当定子111致动致动器30或其他连杆或致动装置推动致动器30时，固定到支架盖25的保持器35用作第一板41的行程限制。球体434的组在凹穴414、424中斜升到将第二板42推靠支架盖25并将第一板41推靠保持器35的位置。这使得第二板42也推在穿过支架盖25的一个或多个活塞44上。第二板42可通过键连接齿429固定到支架盖25的颈部27中的凹槽内，以防止旋转。第一板41在球体组434的斜升期间的旋转可通过滚针轴承组件45来促进。滚针轴承组件45可以邻接保持器35和第一板41。滚针轴承组件45可以包括座圈451、452和滚针阵列453。

可设置波形弹簧47以将第二板42推离支架盖25，从而允许活塞44在差速器打开时滑动到脱开位置。当定子111未通电且差速器打开时，离合器组件打开或弹开的自然趋势—也称为其顺从性—可使活塞44移动。

差动装置或电磁差动装置可包括第一滚珠坡道40和第二滚珠坡道60。作为紧凑封装的一部分，第一滚珠坡道40位于支架20的第一侧，在其外侧。第二滚珠坡道60位于支架20中，在主支架21的凹穴22中。支架20可以是用于固定差动元件的部件的两个或多个零件。支架盖25显示为具有用于一个或多个活塞44的活塞孔26。可以设置用于定子111的基脚(footing)。颈部27可邻接轮轴12。联结边沿(边缘，轮缘)28可以将支架盖25固定到相应的主支架边沿24上。主支架21也可以包括用于连接轮轴13的颈部。作为设计选择的附加特征部可以包括用于将侧齿轮18座放在主支架21中的结构22。也可以设置窗口23以用于润滑或安装。例如，用于安装小齿轮17的小齿轮轴28可以安装在主支架21中，轮轴12、13可以通过卡环14和15、衬套、垫片等固定到第一和第二侧齿轮16、17上，小齿轮17的数量可以是设计选择的问题。

第一滚珠坡道40可处于支架盖25的一侧，第二滚珠坡道60可处于支架盖25的第二侧。差速器总成1通过这种布置实现了紧凑的外形。外壳10甚至可以是对称的。小齿轮旋转点或差速点可以在外壳10中偏心。

本公开提出将电磁致动用于限滑离合器组。还提出将限滑离合器组分成主离合器70和先导离合器50。电子控制单元(“ECU”)基于差速器油温、车轮速度、车辆速度、转向角和加速器位置中的一个或多个来确定定子111的定子电流值。定子111—非转动部分—在衔铁30—转动部分—上产生电磁力，这导致在衔铁30中产生定子转矩，该定子转矩通过第一滚珠坡道40和先导离合器50被放大。

先导离合器50可以包括一组盘。第一盘51可以与第二盘52交错—也称为分度(索引，index)。第一盘51可以通过凹槽59和面向内的齿519的布置键连接在分度器53上。分度器53可以包围轮轴12，可以包括润滑端口531，并且可以包括围绕侧齿轮颈部16的一部分的唇缘534。当一个或多个活塞44推动第一盘51时，第一盘51可在分度器53的凹槽59中滑动。在一个或多个活塞44与第一盘51中的第一个之间可以包括止推环54、55。可以设置波形弹簧57、571以帮助推动差速器打开。可以设置附加的轴承组件56、65，以便于相对于静止表面或以其它方式以不同速度旋转但用于闭合差速器的表面旋转。

当第一盘51在分度器53的凹槽中滑动时，第二盘52可以被第一盘51夹紧。第二盘52包括面向外的齿529，所述齿可以在形成于第二滚珠坡道60的分度颈部611中的狭槽619内滑动。边沿、立柱、垫片、卡环或其它行程限制器限制第一和第二盘51、52的滑动，从而压缩使第二滚珠坡道60被致动。第二轴承56可位于侧齿轮16的凹穴内或抵靠侧齿轮16的头部162。轴承56可以包括座圈和轴承嵌件，以允许差速器打开时相对旋转。例如，具有座圈651、652和轴承嵌件653的附加轴承组件可以邻接支架盖25和第二滚珠坡道60。

当先导离合器50作用于其上时，第二滚珠坡道60被致动。夹持第一盘51的第二盘52将第二滚珠坡道60的第一板61拉向第二板62，以使球体634在凹穴614、624中斜升。凹穴614、624可根据设计选择而成角度，以便或多或少地陡峭地接合。因此，球体634和凹穴614、624的数量也可以是影响调制量或计算机控制的设计选择问题，以便根据情况打开或关闭差速器。也就是说，作为二元开/关或开/闭差速器的替代，可以或多或少地打开或关闭差速器，这影响了差速量。

由先导离合器50离合的第二滚珠坡道60的第一板61使第一板61与球体634接合。球体可以设置在垫片63、模具或托盘中。球体634在第二盘62的凹穴624中斜升。这将第二盘62推向主离合器70以压缩其离合器盘71、72。第二盘62可包括向内的导向器621以骑在齿轮分度器80的凹穴82中。凹穴82可包括作为边沿、边缘等的行程限制。在第二板62上可以设置朝内的齿629，以便在齿轮分度器80的凹槽89中滑动。主离合器70可以包括在第一离合器盘71上的向内的齿719，以在齿轮分度器80的凹槽89中滑动。向外的齿729可以在主支架21的内部狭槽29中滑动。因此，主离合器70可以键连接到支架20。齿轮分度器80可以通过连接、压制、铆接、整体模制或机加工等方式锚定或一体形成在主齿轮16上。齿轮分度器80可从头部162延伸。齿轮分度器80可围绕齿轮16的颈部161的全部或一部分。头部162可包括用于连接小齿轮17和第二侧齿轮18的齿轮齿。颈部161可围绕轮轴12的一部分。

分度颈部611可从第一板61延伸。第一板61可包括盘形或环形部，分度颈部611从该盘形或环形部延伸。第一板61可以包括多个润滑剂通道。分度颈部611可被设定尺寸以用于扭矩传递。分度颈部611的长度可增大，以便增加沿分度颈部611的长度可容纳的离合器盘的数量。分度颈部611的直径也可被调节以影响先导离合器50的平均有效半径。

先导离合器50的半径影响差速器的组装尺寸，并且也影响主离合器70的半径。但是，差速器的扭矩密度可以通过第一和第二盘51、52、61、62的数量、这些第一和第二盘51、52、61、62的平均有效半径、以及第一和第二盘51、52、61、62的夹紧(摩擦系数)来控制。因此，为了在小空间内获得更大的扭矩密度，设计者可以在主离合器70和先导离合器50的轴向长度与主离合器70和先导离合器50中的每一个的半径之间进行权衡。因此，将先导离合器50径向地封装在主离合器70内的能力允许一些有效且紧凑的扭矩传递。

可以说，这些先导离合器片(第一和第二盘51、52)与这些主离合器片(第一和第二盘71、62)是在轴向上共同延伸的。还可以说，先导离合器片(第一和第二盘51、52)围绕差速器的主轴线A-A，并且主离合器片(第一和第二盘71、72)径向堆叠以围绕先导离合器片(第一和第二盘51、52)的一部分。可以说，先导离合器片(第一和第二盘51、52)与主离合器片(第一和第二盘71、72)是在轴向上共同延伸的。可以说，先导离合器片围绕差速器的主轴线A-A。并且，主离合器片可以径向堆叠，以围绕先导离合器片的一部分。通过将先导离合器50封装在主离合器70内，整个差速器比具有滚珠坡道的离合器片的串联封装更紧凑且更轻。并且，消除了横穿组件的杆。并且，与锥形离合器在离合器盘的离合器组件并排使用时相比，可获得更多的联接表面。在此差速器充分利用了轴向空间。

通过将定子111至少部分地包围着围绕差速器主轴线A-A的定子致动式第一滚珠坡道40放置，可以实现额外的封装优点。围绕主轴线A-A的径向空间被有效使用。可以有效地使用或稍微扩大用于封装至少两个侧齿轮16、18和两个或多个小齿轮17所需的支架20的高度，以在径向上围绕侧齿轮16容纳定子111和主离合器70。可以说，定子111至少部分地包围着围绕差速器的主轴线A-A的定子致动式第一滚珠坡道40。

第一和第二盘51、52、61、62可以是金属对金属的，或者是金属对摩擦材料的，例如有机或无机涂层或纹理。通过使用先导离合器50，扭矩输出可以被“放大”。通过使用更多的离合器片(第一和第二盘51、52)，可以获得更多的顺从性和更多的增益。越多的片趋于弹开并且分离得越多，这增加了可被应用以闭合先导离合器50的控制量，同时需要更多的控制，所应用的控制更容易控制。而且，更多的片倾向于比例如大角度锥形离合器更快地弹开。转矩输出不会像在具有两个锥体的锥形离合器中那样立即改变。但是，离合器盘的数量、离合器盘的平均有效半径和抓着力的总和允许考虑操作条件对差速器进行更精细的控制。来自第一滚珠坡道40和先导离合器50的先导扭矩通过第二滚珠坡道60和主离合器70被放大，以在紧凑空间中获得所需的偏置扭矩。通过向插塞11提供可变的定子电流，定子力以及因此差动打开或闭合调制保持可变。

主离合器70可以是基于摩擦材料的，以控制扭矩输出。当电流从定子111中流出时，电磁力不再作用于衔铁30，先导和主弹簧力(顺从性)克服剩余的磁力，并在它们各自的滚珠坡道板41、42、61、62上施加力，以使滚珠434、634从凹穴414、614、424、624中的斜面上脱开接合。先导滚珠坡道(第一滚珠坡道40)脱开接合，导致先导离合器50、主滚珠坡道(第二滚珠坡道60)和主离合器70也脱开接合。差速器然后用作开放式差速器。

因此，可以改变先导离合器表面(通过第一和第二盘51、52)和主离合器表面(通过第一和第二盘71、72)的数量，改变球体434、634和凹穴614、624、514、524中的斜坡表面的数量，以及改变球体的斜坡角以在可用的封装空间中设计偏置扭矩要求。通过提供可变的定子电流，定子力也是可变的。

电磁LSD装置包括具有双层离合器组件结构的双滚珠坡道致动器，以实现高转矩能力。第一滚珠坡道40(先导滚珠坡道)可以构成致动器，其在定子111通电时斜升。第一滚珠坡道40致动先导离合器50，离合器组件进一步使第二滚珠坡道60斜升，第二滚珠坡道60致动主离合器70，第二离合器组件执行限滑差速作用。

示出了eMLSD致动器中的主离合器70和先导离合器50的双层布置，以在紧凑的同时实现更高的离合器扭矩容量。所需的偏置扭矩可通过电磁致动产生。双滚珠坡道可以用于产生所需的主离合器扭矩。滚珠坡道轮廓可被设计成减小阻力矩。在这种结构中使用了一种双盘类型的离合器(主离合器70和先导离合器50)布置。这种类型的布置提供了足够的先导和主离合器表面。可以将差速器设计成，使得先导离合器50和主离合器70的致动力接近离合器组件的平均有效半径，以便在小的空间内最大化用于最大扭矩输出的径向费用。

由于部件数量少，因此系统的可靠性高。并且，差速器总成被封装在支架中。因此，灰尘和环境对性能的影响较低。系统在-40℃下的响应时间可以比电液系统更好，因为产生所需力的阻力小。系统的成本低。

差速器可以包括先导离合器50、主离合器70、构造成作用在先导离合器50上的第一滚珠坡道40，以及构造成当先导离合器50作用在第二滚珠坡道60上时致动主离合器70的第二滚珠坡道60。

可动衔铁30可构造成致动第一滚珠坡道40。先导离合器50可包括与分度器53交错的先导离合器片(第一和第二盘51、52)。先导离合器片可构造成压缩第二滚珠坡道60。

主离合器70可包括交错的主离合器片(第一和第二盘71、72)，以作用在差速器的侧齿轮16上。

电磁差速器可以包括支架20。定子111可以安装在该支架20上。先导离合器50可以在支架20中。主离合器70可位于支架20中。定子致动式第一滚珠坡道40可安装在支架20上，并且可构造成作用在先导离合器50上。第二滚珠坡道60可在支架20中，并且可构造成在对先导离合器50起作用时致动主离合器70。

定子111可以在支架20外部至少部分地围绕定子致动式第一滚珠坡道40。该定子致动式第一滚珠坡道40可以通过支架20致动至少一个活塞44，以作用在先导离合器50上。第二滚珠坡道60可以围绕先导离合器50的一部分。主离合器70可围绕先导离合器50的至少第二部分。

侧齿轮16可包括头部162和颈部161。先导离合器50可构造成围绕颈部161的一部分。主离合器70可构造成围绕头部162的一部分。主离合器70可包括位于齿轮分度器80上的主离合器片(第一和第二盘71、72)，这些主离合器片构造成作用在头部16上以根据控制打开或闭合差速器。

电磁差速器可以包括支架20。第一侧齿轮16和第二侧齿轮18可以安装在该支架20中。定子111可以安装在该支架20上。先导离合器50可以在支架20中。先导离合器50可以围绕第一侧齿轮16的一部分。主离合器70可以在支架20中，围绕先导离合器50的一部分并围绕第一侧齿轮16的一部分。定子致动式第一滚珠坡道40可以在支架20上，并且可以构造成作用在先导离合器50上。第二滚珠坡道60可以在支架20中，并且可以构造成在对先导离合器50起作用时致动主离合器70。

第二滚珠坡道60可以包围先导离合器50的第二部分。该第二滚珠坡道60可以包括键连接到先导离合器50的分度颈部611。

活塞44可穿过支架20。该活塞44可以构造成将力从定子致动式第一滚珠坡道40传递到先导离合器50。

用于致动电磁差速器的方法包括用定子111为第一滚珠坡道40供能，通过第一滚珠坡道40致动先导离合器50，通过先导离合器50致动第二滚珠坡道60，以及通过第二滚珠坡道60致动主离合器组件70。该方法还可以包括通过处理差速器油温、车轮速度、车辆速度、转向角和加速器位置中的一个或多个来确定给定子111的控制信号。所述给定子111的控制信号可以控制电磁差速器的扭矩输出。

通过考虑说明书和对本文所公开的示例的实践，其他实现方式对于本领域技术人员将是显而易见的。

Claims

1.一种差速器，其特征在于，该差速器包括：

先导离合器；

主离合器；

第一滚珠坡道，其构造成作用于所述先导离合器上；以及

第二滚珠坡道，其构造成当所述先导离合器作用在所述第二滚珠坡道上时致动所述主离合器。

2.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述先导离合器包括与分度器交错的先导离合器片，这些先导离合器片构造成压缩所述第二滚珠坡道。

3.根据权利要求2所述的差速器，其特征在于，该差速器还包括侧齿轮，所述主离合器包括交错的主离合器片，以作用在所述差速器的所述侧齿轮上。

4.根据权利要求3所述的差速器，其特征在于，所述先导离合器片与所述主离合器片在轴向上共同延伸。

5.根据权利要求3所述的差速器，其特征在于，所述先导离合器片围绕所述差速器的主轴线；以及，所述主离合器片径向地定位成围绕所述先导离合器片的一部分。

6.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，该差速器包括定子组件，所述定子组件至少部分地包围着围绕差速器的主轴线的所述第一滚珠坡道。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的差速器，其特征在于，该差速器包括构造成致动所述第一滚珠坡道的可移动衔铁。

8.一种电磁差速器，其特征在于，该电磁差速器包括：

支架；

安装在所述支架上的定子；

位于所述支架中的先导离合器；

位于所述支架中的主离合器；

位于所述支架上的定子致动式第一滚珠坡道，所述定子致动式第一滚珠坡道构造成作用在所述先导离合器上；以及

位于所述支架中的第二滚珠坡道，所述第二滚珠坡道构造成当所述先导离合器被作用时致动所述主离合器。

9.根据权利要求8所述的电磁差速器，其特征在于，所述定子在所述支架的外部上至少部分地围绕所述定子致动式第一滚珠坡道。

10.根据权利要求8或9所述的电磁差速器，其特征在于，所述定子致动式第一滚珠坡道通过所述支架致动活塞，以作用在所述先导离合器上。

11.根据权利要求8或9所述的电磁差速器，其特征在于，所述第二滚珠坡道包围所述先导离合器的一部分。

12.根据权利要求11所述的电磁差速器，其特征在于，所述主离合器包围所述先导离合器的第二部分。

13.根据权利要求8所述的电磁差速器，其特征在于，该电磁差速器包括侧齿轮，所述侧齿轮包括头部和颈部，其中，所述先导离合器构造成围绕所述颈部的一部分，所述主离合器构造成围绕所述头部的一部分。

14.根据权利要求13所述的电磁差速器，其特征在于，所述主离合器包括位于齿轮分度器上的主离合器片，这些主离合器片构造成作用在所述头部上。

15.一种电磁差速器，其特征在于，该电磁差速器包括：

支架；

位于所述支架中的第一侧齿轮和第二侧齿轮；

安装在所述支架上的定子；

位于所述支架中的先导离合器，所述先导离合器包围所述第一侧齿轮的一部分；

位于所述支架中的主离合器，所述主离合器包围所述先导离合器的一部分并且包围所述第一侧齿轮的一部分；

16.根据权利要求15所述的电磁差速器，其特征在于，所述第二滚珠坡道包围所述先导离合器的第二部分。

17.根据权利要求16所述的电磁差速器，其特征在于，所述第二滚珠坡道包括键连接到所述先导离合器的分度器颈部。

18.根据权利要求15或16所述的电磁差速器，其特征在于，该电磁差速器包括穿过所述支架的活塞，所述活塞构造成将力从所述定子致动式第一滚珠坡道传递到所述先导离合器。