专利名称：包括弹性盘装置的改进的锁止差速器的制作方法
技术领域：
一种锁止差速器，包括一对共线的、轴向隔开的环形离合器部件，所 述离合器部件通常由弹性盘和摩擦叠片组件(friction pack assembly)朝 插销(该插销沿直径方向延伸穿过由车辆驱动轴驱动的筒状壳体的中心腔 室)偏压在一起，从而驱动一对半轴齿轮(侧齿轮)和与之花键联接的输 出轴。插销在离合器部件的相邻表面所包含的操作凸轮凹槽中延伸，使得 当一个输出轴的转速超过另一个输出轴的转速达预定量时，较快的轴的摩 擦叠片组件,皮操作至非压紧状态，由此使超速输出轴与驱动轴脱离接合。 弹性盘装置可以是环形的波状弹簧或弹性盘弹簧。
背景技术：
尤其如在先的美国专利——Schou的No. 4，498，355、 Zentmyer的No. 5，413，015、 Dissett的No. 5，715，733和Valente的No. 5，836，220所述，在现 有专利技术中已知有用于车辆的锁止差速器，该差速器操作以使得相对于 另一个输出轴超速达预定转速的从动输出轴与驱动轴脱离接合。另外，在 Valente的在先专利No. 5，727，430和Dissett等人的在先专利No. 6，688，194 中，已提出在这些锁止差速器结构中包括轴向可压紧的摩擦叠片装置，该 叠片装置用于分别使差速器的环形离合器部件与花键联接到输出轴的半轴 齿轮连接和断开。在这些已知的现有技术的结构中，为了实现期望的差速操作，通常使 用多个压缩弹簧来使离合器部件相对于布置在其间的插销偏置分开。通常，
离合器弹簧的第一端安装在一个离合器部件的表面所包含的周向布置的第 一孔中，而第二弹簧端在另一个离合器部件的表面所包含的相应的第二孔 中延伸，或者与在这些第二孔中延伸的销接合。
人们已经做出各种尝试以通过减小游隙(backlash)来改善差速器的 运行。另外，降低差速器部件的成本和简化部件在差速器壳体的中心腔室 内的组装的努力也在不断地进行。作出本实用新型是为了提供改进的产品 运行，同时降低成本，并且避免已知的锁止差速器的缺点。本实用新型的 特征在于，用绕半轴齿轮同心安装以向内将离合器部件偏压在一起的弹性 盘装置来代替用于向外将离合器部件偏压分开的现有技术的压缩弹簧。
实用新型内容
因此，本实用新型的主要目的是提供一种锁止差速器，其中环形弹性 盘装置绕半轴齿轮同心地安装，所述弹性盘装置与壳体腔室的相对的端壁 相互作用，以将离合器部件偏压在一起而与插销接合，由此将离合器叠片 预压在常压紧(normally compressed )状态。
根据本实用新型的更具体的目的，弹性盘装置可以是环形波状弹簧的 堆叠，或者盘簧或贝氏(belleview)垫闺的堆叠。弹性盘装置安装在两个 离合器部件的沉孔中而与相应的摩擦叠片直接接合，所述摩擦叠片使环形 离合器部件与同心地安装在离合器部件中的半轴齿轮连接。弹性盘装置可 安装在摩擦叠片的任一端，或安装在摩擦叠片组件的端部之间的中间位置。
本实用新型的另一个目的是提供一种锁止差速器，该锁止差速器可通 过差速器壳体侧壁所包含的窗口更容易地组装在差速器壳体的中心腔室 中。通过用本实用新型的弹性盘装置预压摩擦叠片装置，驱动至滑行游隙 (drive-to-coast backlash)被消除，以便更加平稳和安静地运行。插销保 持与离合器部件的相邻表面所包含的大致V形的凹槽连续接触。另外，弹 性盘装置确保均勻的力均一地作用在摩擦叠片组件的摩擦片和反作用片上。通过免除现有技术的压缩弹簧，避免了在离合器部件的相对表面上加 工孔的必要和成本。
这样，本发明提供这样一种用于机动车辆的锁止差速器，所述机动车
辆具有驱动轴和一对共线布置的输出轴，所述锁止差速器包括
(a )大致为筒状的壳体，所述壳体适于绕纵向旋转轴线由驱动轴驱动， 所述壳体包括中心腔室并且包括一对相对的第一端壁部分，所述端壁部分 包含一对与所述纵向轴线对齐并与所述腔室连通的第 一开口 ；
(b) 插销，所述插销与所述纵向轴线垂直地沿直径方向延伸穿过所述 腔室，所述插销具有一对安装在一对对准的第二开口中的端部，所述第二 开口分别容纳在所述壳体的一对相对的第二壁部分中；
(c) 一对管状的半轴齿轮，所述半轴齿轮在所述插销的相对侧分别可 旋转地安装在所述第一壳体开口中，所述半轴齿轮内部开有花键，以分别 与所述输出轴的相邻端部不可旋转地连接；
(d) —对共轴布置的轴向隔开的环形离合器部件，所述离合器部件绕 所述半轴齿轮同心地分别布置在所述插销的相对侧，所述离合器部件的远 端分别包含有沉孔，并且所述离合器部件的相邻表面包含有相对的沿直径 方向延伸的容纳所述插销的凸轮凹槽，所述离合器部件包括连接所述离合 器部件以进行有限的相对角位移的锁定装置；
(e) —对环形的摩擦叠片装置，所,擦叠片装置分别绕所述半轴齿 轮同心地布置在所述沉孔中，每一个所述摩擦叠片装置包括多个环形的交 替布置的摩擦片和反作用片，所述摩擦片的内部开有花键以相对于相关半 轴齿轮上的外花键不可旋转地轴向移位，所述反作用片的外部开有花键以 相对于相关离合器部件的沉孔表面上所包含的内花键不可旋转地轴向移 位，每一个所述摩擦叠片装置都可在非压紧状态和轴向压紧状态之间操作， 在所述非压紧状态下所ii^擦片和反作用片可相对于彼此自由旋转，在所
连接;合器部S以与相关的半轴齿轮一起旋转；和"'
(f) 通常将所述摩擦叠片装置朝其压紧状态偏压的弹性装置，所述弹性装置包括弹性环形盘装置，所述弹性环形盘装置绕所述半轴齿轮同心地
安装在所述沉孔中；
(g)所述离合器部件的凸轮凹槽具有这样的构型，即当一个输出轴相 对于另 一个输出轴超速达给定量时，相关的超速半轴齿轮和离合器部件相 对于所述插销产生角位移，由此使得相关的超速摩擦叠片装置从其常压紧 状态操作至其非压紧状态，从而使超速轴处于空转的非连接状态。
根据一种有利构型，所述弹性环形盘装置包括至少一个盘簧。
根据另一有利构型，所述弹性环形盘装置包括至少一个环形波状弹簧。
根据另一有利构型，每个所述摩擦叠片装置通常绕相关壳体的第一端 壁所包含的第一壁开口同心地被压紧在离合器部件沉孔的底壁和所述第一 端壁的相邻表面上的对应的环形凸起之间。
根据另 一有利构型，所述锁止差速器还包括与相关的摩擦叠片装置相 对地布置在每一个所述环形凸起的端面上的环形凸缘。
才艮据另一有利构型，所述环形凸缘包括直径为大约2.028英寸、厚度 为大约0.072英寸的圆形的焊接凸台。
根据另一有利构型，所述摩擦片和反作用片的表面光洁度系数在大约 Ra25到大约Ra 55之间。
根据另一有利构型，所述摩擦片和反作用片由硬度系数在大约Rc 38 到大约Rc 44之间的高碳低合金钢形成。
根据另一有利构型，所述环形波状弹簧的弹性比率大约为723磅每英 寸，载荷大约为0.93英寸时的34磅。
根据本实用新型的锁止差速器，用绕半轴齿轮同心安装以向内将离合 器部件偏压在一起的弹性盘装置代替了用于向外将离合器部件偏压分开的 现有技术的压缩弹簧，从而减小了游隙而改善了差速器的运行，还降低了 差速器部件的成本和简化部件在差速器壳体的中心腔室内的组装。
从结合附图对以下说明书的研究可清楚地看到本实用新型的其它目的
7和优点，其中
图l是现有技术的锁止差速器的纵剖视图2是与图1正交地截取的对应视图3是图1中的差速器的离合器部件之一的透视图4是本实用新型的改进的锁止差速器的剖视图5是沿图4的线5-S截取的横剖视图，示出插销和离合器部件的布
置；
图6是与图4的差速器正交地截取的详细纵剖视图； 图7是图6中装置的正视图8和9是波状弹簧形式的弹性盘装置的俯视图和侧视图； 图IO是图4中的壳体的纵剖视图11是适于用作图4中差速器的弹性盘装置的盘垫圏堆叠的剖视图； 图12-14示出图11中的盘簧相对于摩擦叠片组件的各种不同位置；和 图15-17示出图8中的波状弹簧相对于摩擦叠片组件的各种不同位置。
具体实施方式
首先参照图1-3，其示出Dissett等人的美国专利No.6，688，194中的差 速器，现有技术中已知这样一种锁止差速器，该差速器具有壳体4、插销 44、环形的摩擦叠片64和68及半轴齿轮54和56，壳体4由驱动轴18可 旋转地驱动以便经环形套筒40驱动一对对准的输出轴8和10，插销44容 纳在一对离合器部件46和48的相对表面所包含的沿直径方向布置的一对 凹槽50中(图3)。安装在离合器部件的相邻表面所包含的相对孔72中 的压缩弹簧70通常将离合器部件偏压分开，以便将摩擦叠片保持在常压紧 状态，由此离合器部件46、 48通常分别与半轴齿轮54和56连接。离合器 部件之间的轻微的相对角位移由凸耳78 (图3)提供，该凸耳在离合器部 件的相邻表面所包含的相应的过大凹部80中延伸。
在现有4支术的这种锁止差速器中，当一个输出轴的转速超过另一个输 出轴的转速达预定量时(例如，这种情况可能发生于转弯过程中)，离合器部件46和站产生较小的角位移并且插销44越上凹槽50的斜壁，于是 与超速输出轴相关联的摩擦叠片不再被压紧，并且超速输出轴处于空转状 态。当转弯完成并且输出轴的转速相等时，插销44在凹槽50内居中，并 且两个摩擦叠片都返回至其常压紧状态以便驱动输出轴8和10。
现在参照图4-7示出的本实用新型，现有技术差速器的压缩弹簧被弹 性环形盘装置169代替，该弹性环形盘装置绕半轴齿轮同心地安装以便分 别与摩擦叠片组件164和166直接配合。更具体地，在这种改进的差速器 中，筒状壳体104包括中心腔室105 (图10)并且布置成绕其纵向轴线L 旋转。所述壳体包括一对端壁部分104a，所述端壁部分包含一对相对的开 口 107和109，分别与输出轴108和110花键联接的一对半轴齿轮154和 156可旋转地安装在所述开口 107和109中。所述壳体还包括一对正交布 置的开口 143，沿对角线延伸穿过壳体腔室的插销144的端部安装在所述 开口 143中。插销在环形离合器部件146和148的相邻表面所包含的相对 的凹槽50中延伸，所述离合器部件绕半轴齿轮同心地布置。离合器部件的 相邻端面中设置的凸耳178和加大槽180之间的配合可提供离合器部件之 间的微小的相对角位移。
离合器部件146和148的远端包含沉孔147，沉孔147分别容纳环形 摩擦叠片164和166。如本领域所已知，摩擦叠片包括交替布置的摩擦片 和反作用片，这些片在其内周和外周处花键联接以便分别相对于半轴齿轮 和离合器部件轴向滑动。根据本实用新型的特征，摩擦叠片通常被绕半轴 齿轮同心设置在沉孔147中的环形弹性盘装置169保持在压紧状态。这些 弹性盘装置与壳体104的相对的端壁部分104a相互作用以便朝插销144 将离合器部件偏压在一起。如图10所示，壳体的端壁104a具有环形凸起 104b,凸起104b布置成与弹性盘和摩擦叠片装置的组件接合，下文将加 以说明。
根据本实用新型，环形弹性盘装置169可包括一个或多个波状垫團171 (图8和9)的布置，或多个盘簧或贝氏垫圏170的布置，如图11所示。 盘簧170可选择性地定位在摩擦叠片的自由端(图12)、摩擦片和反作用
9片之内(图13)或者靠近沉孔底壁l^a，如图14所示。类似地，当弹性 盘装置包括环形波状弹簧时，它们能以相应的方式布置，如图15、 16和 17所示。为了将弹性盘装置保持就位，可在各个环形凸起部表面的周缘部 分上焊接环形凸缘(bead) 104c。
在工作时，当壳体104被与其连接的驱动轴(未示出)沿给定方向驱 动旋转时，输出轴108和110分别经由插销144、凹槽150、离合器部件 146和148、被压紧的摩擦叠片164和166及半轴齿轮146和148以相同 的转速被驱动。当一个输出轴相对于另一个输出轴超速达预定量时，离合 器部件发生微小的角位移以使插销144移动到凹槽150的相应斜壁上，由 此抵抗由弹性盘装置169产生的偏压力而使离合器部件移动分开。与超速 轴相关联的摩擦叠片被操作至其非压紧状态，于是半轴齿轮和超速轴从差 速器上脱离连接并且被置于空转状态。当超速状态终止时，离合器部件146 和148 ^皮再次朝向彼此偏压而使得两个摩擦叠片164和166都被压紧，于 是输出轴再次以相同的转速被驱动。
根据本实用新型的另一特征，已经发现当摩擦叠片装置的摩擦片和反 作用片由硬度为Rc 44至Rc 47并且被加工成表面光洁度优选在Ra 25到 Ra 55之间的SAE 1074-1075弹簧钢制成时，锁止差速器的运行更可靠。 如果Ra值太低，则在摩擦片和反作用片滑移之前不能传递合适量的扭矩。 如果Ra值太高，则摩擦片和反作用片将总是处于锁止状态并且外部轮不 能被地面驱动。
还发现，希望在各个环形凸起104b的表面上设置厚度大约为0.072英 寸的焊接的环形凸台104c。由于用本实用新型的环形弹性盘装置代替了先 前使用的压缩弹簧，所以经壳体104的侧壁所包含的窗口 lll将部件组装 在腔室105中比在现有技术的锁止差速器中更简单。
显然，壳体104可形成为管状套筒，从而变型为另一种差速器壳体。 虽然才艮据专利法的规定对本实用新型的优选形式和实施例进行了图示
和说明，但本领域的技术人员显然清楚，在不脱离上述本实用新型的情况 下可作出变化。
权利要求1.一种用于机动车辆的锁止差速器，所述机动车辆具有驱动轴和一对共线布置的输出轴，所述锁止差速器包括(a)大致为筒状的壳体(104)，所述壳体适于绕纵向旋转轴线由驱动轴驱动，所述壳体包括中心腔室(105)并且包括一对相对的第一端壁部分(104a)，所述端壁部分包含一对与所述纵向轴线对齐并与所述腔室连通的第一开口(107)；(b)插销(144)，所述插销与所述纵向轴线垂直地沿直径方向延伸穿过所述腔室，所述插销具有一对安装在一对对准的第二开口(143)中的端部，所述第二开口分别容纳在所述壳体的一对相对的第二壁部分中；(c)一对管状的半轴齿轮(154；156)，所述半轴齿轮在所述插销的相对侧分别可旋转地安装在所述第一壳体开口中，所述半轴齿轮内部开有花键，以分别与所述输出轴的相邻端部不可旋转地连接；(d)一对共轴布置的轴向隔开的环形离合器部件(146；148)，所述离合器部件绕所述半轴齿轮同心地分别布置在所述插销的相对侧，所述离合器部件的远端分别包含有沉孔(147；149)，并且所述离合器部件的相邻表面包含有相对的沿直径方向延伸的容纳所述插销的凸轮凹槽(150)，所述离合器部件包括连接所述离合器部件以进行有限的相对角位移的锁定装置(178，180)；(e)一对环形的摩擦叠片装置(164，166)，所述摩擦叠片装置分别绕所述半轴齿轮同心地布置在所述沉孔中，每一个所述摩擦叠片装置包括多个环形的交替布置的摩擦片和反作用片，所述摩擦片的内部开有花键以相对于相关半轴齿轮上的外花键不可旋转地轴向移位，所述反作用片的外部开有花键以相对于相关离合器部件的沉孔表面上所包含的内花键不可旋转地轴向移位，每一个所述摩擦叠片装置都可在非压紧状态和轴向压紧状态之间操作，在所述非压紧状态下所述摩擦片和反作用片可相对于彼此自由旋转，在所述轴向压紧状态下所述摩擦片和反作用片面对面地不可旋转地接触，由此连接离合器部件以与相关的半轴齿轮一起旋转；和(f)通常将所述摩擦叠片装置朝其压紧状态偏压的弹性装置，所述弹性装置包括弹性环形盘装置(170；171)，所述弹性环形盘装置绕所述半轴齿轮同心地安装在所述沉孔中；(g)所述离合器部件的凸轮凹槽具有这样的构型，即当一个输出轴相对于另一个输出轴超速达给定量时，相关的超速半轴齿轮和离合器部件相对于所述插销产生角位移，由此使得相关的超速摩擦叠片装置从其常压紧状态操作至其非压紧状态，从而使超速轴处于空转的非连接状态。
2. 根据权利要求l所述的锁止差速器，其特征在于，所迷弹性环形 盘装置包括至少一个盘簧。
3. 根据权利要求l所述的锁止差速器，其特征在于，所述弹性环形 盘装置包括至少 一个环形波状弹簧。
4. 根据权利要求l所述的锁止差速器，其特征在于，每个所述摩擦 叠片装置通常绕相关壳体的第一端壁所包含的第一壁开口同心地被压紧在 离合器部件沉孔的底壁(147a)和所述第一端壁的相邻表面上的对应的环 形凸起(104b)之间。
5. 根据权利要求4所述的锁止差速器，其特征在于，还包括与相关 的摩擦叠片装置相对地布置在每一个所述环形凸起的端面上的环形凸缘(104c)。
6. 根据权利要求5所述的锁止差速器，其特征在于，所述环形凸缘 包括直径为大约2.028英寸、厚度为大约0.072英寸的圆形的焊接凸台。
7. 根据权利要求4所述的锁止差速器，其特征在于，所述摩擦片和 反作用片的表面光洁度系数在大约Ra 25到大约Ra 55之间。
8. 根据权利要求7所述的锁止差速器，其特征在于，所述摩擦片和 反作用片由硬度系数在大约Rc 38到大约Rc 44之间的高碳低合金钢形成。
9. 根据权利要求3所述的锁止差速器，其特征在于，所述环形波状 弹簧的弹性比率大约为723磅每英寸，载荷大约为0.93英寸时的34磅。
专利摘要本实用新型涉及一种包括弹性盘装置的改进的锁止差速器，包括一对离合器部件，所述离合器部件由弹性盘和摩擦叠片组件朝插销——该插销沿直径方向延伸穿过由车辆驱动轴驱动的筒状壳体的中心腔室——偏压在一起，从而驱动一对半轴齿轮和与之花键联接的输出轴。插销在离合器部件的相邻表面所包含的操作凸轮凹槽中延伸，使得当一个输出轴的转速超过另一个输出轴的转速达预定量时，较快的轴的摩擦叠片组件被操作至非压紧状态，由此使超速输出轴与驱动轴脱离接合。弹性盘装置可以是环形的波状弹簧或弹性盘弹簧。
文档编号F16H48/20GK201293084SQ200820130578
公开日2009年8月19日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者J·R·鲍克斯 申请人:伊顿公司