转矩限制差速器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种能够选择性地锁定的差速器，该差速器包括：多个转矩敏感销；外壳体；包括第一齿轮齿的第一侧齿轮；包括第二齿轮齿的第二侧齿轮；小齿轮轴；可旋转地联接于所述小齿轮轴的两个小齿轮，每个小齿轮包括与所述第一齿轮齿和所述第二齿轮齿联接的小齿轮齿；以及套环，该套环包括用于选择性地与所述第一侧齿轮的齿轮凸部啮合的套环齿，所述转矩敏感销可操作地将所述套环联接到所述外壳体。本实用新型还涉及一种包括该差速器的车辆传动系。
【专利说明】转矩限制差速器
【技术领域】
[0001]本申请涉及转矩限制装置，更具体而言涉及包括转矩限制装置的锁定差速器。
【背景技术】
[0002]车辆传动系可包括差速器装置，以在车轮运行时将转矩分流至车轮从而调整每个车轮的牵引力。有时，将传动系完全锁定来传输无差速的转矩是有利的。在这种完全锁定的情况下，能够传输在齿圈上可利用的100%的转矩。如果车轴被设计为无法承受这种高转矩，则它将失效(断裂)。这会损害附加的轴组件和差速器本身。
实用新型内容
[0003]在此公开的方法和装置通过一种能够选择性地锁定的差速器而克服了上述缺点并改进了现有技术，该差速器可包括:多个转矩敏感销；外壳体；第一侧齿轮(半轴齿轮)，其包括第一齿轮齿和齿轮凸部(Iug);第二侧齿轮，其包括第二齿轮齿；小齿轮轴；两个小齿轮，其可旋转地联接于所述小齿轮轴，每个小齿轮包括与所述第一齿轮齿和所述第二齿轮齿联接的小齿轮齿；以及套环，其包括用于选择性地与所述第一侧齿轮的齿轮凸部啮合的套环齿，所述套环通过所述转矩敏感销而可操作地联接到所述外壳体。
[0004]另外，一种车辆传动系可包括转矩传输系统，该转矩传输系统可操作地联接成从发动机向能够选择性地锁定的差速器传输转矩。所述能够选择性地锁定的差速器可包括:多个转矩敏感销；外壳体；第一侧齿轮，其包括第一齿轮齿和齿轮凸部；第二侧齿轮，其包括第二齿轮齿；以及小齿轮轴。两个小齿轮可旋转地联接于所述小齿轮轴。每个小齿轮可包括与所述第一齿轮齿和所述第二齿轮齿联接的小齿轮齿。一套环可包括用于选择性地与所述第一侧齿轮的齿轮凸部啮合的套环齿。所述套环可通过所述转矩敏感销而可操作地联接到所述外壳体。第一轴可操作地联接于所述第一侧齿轮，第二轴可操作地联接于所述第二侧齿轮。
[0005]另外的主题和优点部分地将在如下说明书中进行阐述，并且部分地将从说明书中显而易见，或者可以从公开内容的实践中得知。这些主题和优点也可以通过特别是在所附的权利要求中指出的元件和组合来实现和达到。
[0006]应理解，无论是前面的大概说明还是后面的详细说明，都仅是示例性和说明性的，并不是对请求保护的实用新型进行限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是简化的车辆传动系的示意性示例。
[0008]图2是转矩限制差速器的第一实施例的分解图。
[0009]图3是沿着第一平面的第一实施例的剖视图。
[0010]图4是沿着第二平面的第一实施例的第二剖视图。
[0011]图5是第一实施例的锁定套环的图。[0012]图6是第一实施例的转矩敏感销的图。
[0013]图7是第一实施例的左方壳体的内侧图。
[0014]图8是第一实施例的左方壳体的外侧图。
[0015]图9是第一实施例的左方壳体的剖视图。
[0016]图10是转矩限制差速器的第二实施例的分解图。
[0017]图11是沿着第一平面的第二实施例的剖视图。
[0018]图12是沿着第二平面的第二实施例的剖视图。
[0019]图13A是第二实施例的套环和套环壳体的第一图。
[0020]图13B是套环壳体的第二图。
[0021]图14是第二实施例的转矩敏感销的图。
[0022]图15是第二实施例的左方壳体的剖视图。
[0023]图16是第二实施例的左方壳体的内侧图。
[0024]图17是第二实施例的左方壳体的外侧图。
[0025]图18是右方壳体的剖视图。
[0026]图19是在右方壳体的内侧的图。
[0027]图20是转矩敏感销与锁定套环相接合的详细视图。
【具体实施方式】
[0028]现在对在附图中例示的例子进行详细说明。在任何可能的地方，相同的附图标记将被用在各附图中来指示相同或相似的部分。所提及的方向例如“左”、“右”、“前”和“后”是为了便于参考附图而不是为了进行限制。
[0029]图1示出了车辆传动系的一个例子。在该例子中，车辆是前轮驱动，即主要的动力与前驱动轴相关联。发动机106、变速器107和动力传输单元108可操作地连接在车辆的前部，以将转矩直接传输到左前轴100和右前轴101。通过轮毂115和116，车轮102和103接收转矩而对车辆提供牵引力。通过动力传输单元108中的诸如准双曲面齿轮(hypoidgear)和小齿轮之类的机构，传动轴109接收转矩并将其传输到车辆后部。可选的全轮驱动联轴器120连接到传动轴109，且后驱动单元110可容纳一个电子联接组件和后差速器。
[0030]后差速器可在打开模式或锁定模式下运行。在打开模式下，通过轮毂117和左后轴111，左后轮113能够以与右后轮114不同的速度旋转。相似地，通过轮毂118和右后轴112，右后轮114能够以与左后轮113不同的速度旋转。在锁定模式下，左后轴111和右后轴112通过后差速器中的内部组件而被锁定，因此左后轮113和右后轮114接收到相同的转矩。
[0031]要注意的是，图1的传动系仅是一个例子，本文所要求保护的原理能够用在后轮驱动车辆中或用在具有多于一个的差速器装置的车辆中。
[0032]发动机106能够提供能够通过齿轮的减少和增加而减弱或加强的旋转动力范围。发动机能量以转矩的形式被车辆的车轴接收，由于车轴一般为空心，车轴仅能够接收一定限度内的转矩，然后车轴将出现故障，例如发生剪断和扭转。因此，车轴通常按照轴转矩容量(ATC)来设计，ATC是最大发动机转矩乘以最高齿轮齿数比而得到的，该齿轮齿数比是一档或倒档中的任一个的最高数值乘以准双曲面齿轮/小齿轮与齿圈之间的终传动比。在差速器打开模式下，ATC按50: 50分流至每个车轴。因此，每个车轴接收到0.5XATC。
[0033]然而，如果差速器被锁定，则能够将可用的转矩的100%传输到一个车轴，由此该车轴接收到1.0XATC。由于不可预知的使用事件或终端用户滥用，升级车轴可能不足以预
防故障。考虑到例如CAFi:要求、增加的重量、另外的相关组件的足迹、以及整体的运营成
本，终端客户可能选择一个低容量的车轴。由于权衡、花费和升级驱动轴到与一般操作范围的需求相比更高的强度的复杂性，因此很难在差速器的锁定模式下完全地避免车轴失效。即使当车轴处于100%的ATC，也有可能使车轴超载导致故障。
[0034]本文所公开的转矩限制装置能够在高转矩情况下保护车轴完整性。即，转矩限制装置被设计为在驱动轴发生故障前牺牲它自身。这样的限制装置能够发生剪断并使差速器返回到打开模式，因此在车轴发生剪断或遭受扭转之前减轻车轴上过量的转矩。转矩限制装置的剪断还能够防止车轴组件和差速器自身的必然损害。例如，在半浮式型车轴中，即使差速器失效，车轴仍应当保留在壳体内。如果转矩限制装置剪断，车辆将返回到打开模式，尽管无法使差速器返回锁定状态，车辆仍可以运行。
[0035]在齿轮室213中具有差速器齿轮组，其包括一对输入小齿轮217。小齿轮217构成差速器齿轮组的输入齿轮，并与一对侧齿轮219和221啮合。当固定于右方壳体211的齿圈旋转时，小齿轮轴218与其一起旋转。这继而使侧齿轮219和221旋转。侧齿轮219和221分别包括成组的内部直花键223和直花键225，其分别与在左右后车轴111、112上的匹配的外花键啮合。因此，当齿圈旋转时，后轴旋转。
[0036]当差速器在打开模式下运行时，在车辆的正常的向前直行运行中，左右车轴111和112之间或左右方的侧齿轮219和221之间没有差速，因此小齿轮217不相对于小齿轮轴218旋转。结果，左方齿轮壳体212和右方齿轮壳体211、小齿轮217、以及侧齿轮219和221全部都绕旋转轴线A旋转，就如构成一个实体单元。然而，如果车辆转弯或者经历致使后轮113和114以不同速度旋转的干扰，则小齿轮217绕小齿轮轴218和216旋转，使得侧齿轮能以不同的速度相对于小齿轮轴旋转。
[0037]然而，有时候锁定左右后轴111和112以使得它们必须以相同的速度旋转是有利的。因此，在锁定模式下，侧齿轮被锁定于壳体，从而必须与小齿轮轴218—起旋转。在图2的例子中，左方侧齿轮219被锁定。通过啮合，这使得小齿轮217相对于侧齿轮219锁定，从而也锁定了侧齿轮221。
[0038]如上所述，锁定模式能够在包括车轴、齿轮、轮毂和锁定机构在内的各个部件上产生大的应变。该应变会引起车辆部件的损坏、车辆失控或操作性丧失。因此，图2中的锁定机构(套环)可操作地设有至少一个、优选六至八个转矩限制装置，该转矩限制装置被设计为代替其他传动系部件失效。并且，图10的套环(锁定板)通过周围的套环壳体而可操作地设有至少一个、优选六至八个转矩限制装置。
[0039]转矩限制装置在后轴111或112失效之前且在锁定机构自身失效之前发生剪断。即，转矩限制装置将在达到设计的极限时失效。当差速器被锁定时，转矩限制装置被用于纯剪断情况。即，转矩负荷直接作用于转矩限制装置，引起装置的完全剪断，而不是装置的逐渐或粉碎性的损坏。
[0040]存在若干类型的差速器，其中一种是电子锁或电子锁定差速器。在一种现有设计中，例如在美国专利US7264569中，套环具有与右方壳体中的凹槽配合的耳状部。现有技术中的套环随着壳体旋转，并抵着壳体滑动而在锁定模式和未锁定模式之间移动。套环可以通过推杆被按压以抵着左方的侧齿轮锁定。然后，在锁定模式下，套环随着左方壳体、右方壳体、左方和右方的锁定齿轮、以及小齿轮一起旋转。在打开模式下，套环随着壳体旋转，但是不会把侧齿轮锁在小齿轮上，且车轴能够以不同的速度旋转。
[0041]在图2的第一实施例中所示的例子中，锁定套环(锁定板)210不具有用于与右方壳体211或左方壳体212联接的耳状物。相反地，锁定套环接收转矩限制销(转矩敏感销)200而可操作地与左方壳体212联接。只要转矩敏感销200完整无损，锁定套环就随着左方壳体212旋转。如果锁定套环212经受大于预定值的转矩，则锁定套环212会旋转并剪断转矩敏感销200。一旦转矩敏感销200发生剪断，则锁定套环210可以在右方壳体211中自由旋转，且锁定套环210不能维持差速器锁定模式。即，一旦转矩敏感销200发生剪断，则差速器将只能在打开模式下运行。
[0042]从传动轴直到左右后轴的转矩流路径如下。传动轴109通常终止在与齿圈联接的输入小齿轮。该齿圈通常环绕差速器壳的外部。在图2的例子中，该齿圈环绕右方壳体211，并通过开口 715和1815联接到法兰215。当输入小齿轮使齿圈旋转时，图2中的整个差速器将旋转。由于中央小齿轮轴218穿过右方壳体211，当齿圈旋转时它也旋转。为清楚起见，未示出齿圈与传动轴的输入小齿轮的连接，也没有示出齿圈。一个附加的壳体可以围绕齿圈及其与输入小齿轮的联接器。
[0043]左方壳体212与左后轴111联接，右方壳体与右后轴112联接。通过未图示的装置，左后轴111能够相对于左方壳体212旋转，右后轴112能够相对于右方壳体211旋转。来自齿圈的转矩被施加于中央小齿轮轴218以使其旋转。中央小齿轮轴218穿过两个小齿轮217。在打开模式下，小齿轮217能够绕中央小齿轮轴218旋转。附加的短十字轴216可与小齿轮轴(长十字轴)218联接。短十字轴216可使附加的小齿轮217能在差速器内旋转。短十字轴216可以通过带槽弹性销220联接到左方壳体212。差速器的中央小齿轮217可以另外与球形垫圈222相接合。
[0044]小齿轮217与侧齿轮啮合。右方侧齿轮221具有内花键223以联接到右后轴112，左方侧齿轮(锁定齿轮)219具有内花键以联接到左后轴111。
[0045]因此，当小齿轮轴218旋转时，侧齿轮219和221也旋转，从而后轴111和112旋转。在未锁定或打开模式下，每个侧齿轮能够以与另一个侧齿轮不同的速度旋转，因为侧齿轮能够以不同的速度相对于小齿轮217旋转。在锁定模式下，锁定齿轮(左方侧齿轮)219联接到锁定套环(锁定板)210，该锁定套环210通过转矩敏感销200联接到左方壳体212。左方壳体212利用穿过开口 714和1814的锁定螺钉214联接到右方壳体211。如上所述，右方壳体211联接到齿圈，以随着传动轴小齿轮提供旋转力而转动。因为锁定齿轮219通过锁定套环210被锁定成以与小齿轮轴218相同的速度与壳体一起旋转，右方侧齿轮221也从差速旋转中锁定，并必须同样以与锁定齿轮219相同的速度旋转。因此，每个后轴111和112通过被锁定的差速器以相同的速度旋转。
[0046]由于锁定模式依赖于锁定套环210来达到锁定状态，该锁定套环通过转矩敏感销200的剪断而从左方壳体212脱开将迫使差速器仅在打开模式下运行。当打开模式被选定时或者当转矩敏感销200发生剪断时，波形弹簧261确保锁定套环210从锁定齿轮219分离。该波形弹簧可安置于左方壳体212中的波形弹簧凹槽708中。波形弹簧凹槽708的尺寸可确定成在差速器使用期间抑制或防止波形弹簧振动。
[0047]转到图7、8和9，图7示出左方壳体212的内面，图8示出左方壳体212的外侧，图9示出左方壳体212的剖面图。凹槽708具有波形弹簧止动部711，其用于放置波形弹簧261。左方壳体212中的其他开口将在说明书的其他部分讨论。
[0048]在图18和19中更详细地示出右方壳体。在图18的剖面图中，用于将右方壳体紧固于左方壳体的开口 1814可见。槽1816也可用于带槽弹性销。右方壳体中的其他开口用于与转矩限制装置无关的各种用途。
[0049]用户或自动电子控制系统可以选择差速器何时在打开模式和锁定模式间变动。在图2中示出简化驱动机构233。电导线259联接至激活开关或其他控制装置以给定子257供电。定子257的有电或无电的状态决定斜板(ramp plate) 253 “向上斜(ramped_up) ”或“向下斜(ramped-down) ”。当“向上斜”时,斜板会转动以推压斜板253的顶峰区域靠在推杆247的第二端部251上，这推动推杆247朝向锁定板210。第一端部248推靠锁定板210，且锁定板210沿右方壳体中的凹槽250轴向滑动。推杆247朝着左方壳体212推动锁定板210，且锁定板210在穿过锁定板210的孔501的转矩敏感销200上滑动。锁定板具有套环齿504，每个齿具有宽端部502和窄端部503。这些套环齿504与凸部224相啮合，用于将锁定板210相对于锁定齿轮219锁定。
[0050]在“向下斜”位置，斜板253转动以使得推杆可以搁置在斜板253的谷部中。波形弹簧261能够推动锁定板210，该锁定板210继而推动推杆247进入谷部。套环齿504不与凸部224啮合。
[0051]锁定套环210在转矩敏感销200的周围可以具有间隙，以允许锁定套环210沿着销主体部202滑动。差速器壳体内的润滑流体可以有助于润滑移动。另外，尽管锁定板210中的孔501如图5所示接近锁定板的外围，但所述孔501可在锁定套环的最厚的面的中央，或者所述孔可以从图示的位置径向向内配置。
[0052]驱动机构233可以进一步包括保持环258、轴承254和轴承座圈255。
[0053]差速器还可以包括右方侧齿轮221与右方壳体211之间的垫片227。类似的垫片也可以被用于左方侧齿轮219与左方壳体212之间。
[0054]图2的例子示出了使用6个转矩限制销(转矩敏感销)200。然而，可以做出减少或增加转矩限制销200的改变。
[0055]如图5所示，锁定板210具有用于接收转矩敏感销200的孔501。虽然未图示，但是孔501可更深地进入锁定板210，并且可一直穿过锁定板210。在套环齿504上具有斜度(draft)。即，套环齿具有宽端部502和窄端部503。该斜度有助于确保套环齿504与凸部224啮合。侧齿轮凸部224由于其形成方式而可以在其上具有斜度角。为了避免接触不匹配，锁定套环210也可以形成有斜度角。套环齿和侧齿轮凸部上的角度可以互补，以保证平滑的啮合。
[0056]由于此前的锁定套环是通过利用模具的冲击挤出来将图案转移到片材上而形成的，此前设计的套环齿没有斜度。套环齿504上的斜度可以通过加工冲压在套环齿上的图案来形成，这种工艺非常昂贵。或者，由于通过移除联接耳状部能够简化设计，可以通过封闭模热锻而提供斜度。将锁定套环齿504上的斜度和凸部224上的斜度设置为相同的值，加强了套环齿504和凸部224之间平滑且全面的啮合。套环齿504上的斜度角可有助于防止锁定套环由于齿角部倒角和不适当负载而发生故障，或者可防止由于齿轮凸部对套环齿间运动施加的摩擦阻力而发生故障。
[0057]转到图6，转矩敏感销200具有端面204，该端面可具有切口或凹槽图案(飞利浦，“直头部”或其他)，用于拧紧或拧松进入左方壳体212的转矩敏感销头部201。虽然未图示，销头部201设置有螺纹，且左方壳体的开口 710也设置有螺纹，从而将销头部201固定联接在适当的位置。转矩敏感销200的主体部202可终止于锥面端部205。剪断区域或颈部203可位于销头部201与销主体部202之间。剪断区域203可包括凹槽，其可以是环形的，用于保证销剪断的位置。颈部也可以具有与销主体部相同的直径。
[0058]转矩敏感销200的数量和尺寸可以改变。例如，附图所示实施例具有6个或8个转矩敏感销，但是也可以使用其他数量的销，例如4至10个。另外，销主体部的直径和销头部的直径之比可以改变，销头部和销主体部的极限直径也可以改变。销应当在位于或接近销头部与销主体部的接合面处剪断，如果凹槽位于主体部中则剪断位置203的面积可能小于销主体部的面积，因此减小该位置的直径。
[0059]因为锁定套环210能够在锁定套环210完全啮合锁定齿轮之前接收转矩负荷，还存在其他考虑。这能够产生可能不同于理想的均匀分布负荷(UDL)的弯曲应力。因此，在图20中，在打开模式下示出差速器。套环齿504尚未啮合于锁定齿轮(侧齿轮219)的凸部224。锁定板210具有沿着转矩敏感销200的厚度I；。转矩敏感销200具有梁厚度TB，其为销在打开模式下暴露的长度。
[0060]该暴露的长度能够承受基于套环齿504与凸部224的啮合比例而变化的弯曲应力。当该啮合比例从5%变化到100%时，弯曲应力变化，并且当在差速器中转矩敏感销的数量从4个变化到10个时，弯曲应力随着齿504和凸部224的啮合比例而变化。
[0061]如果转矩销在使用时发生偏转，则可能产生另一不同的情景。如果负荷不是均匀分布则会发生该情景。在这样的情景中，集中负荷施加在处于锁定套环表面的前端的销上，并且转矩负荷分布和弯曲应力相应地调整。为了确保负荷在期望的位置折断转矩敏感销，在剪断位置203可能包括凹槽，所述期望的位置例如是销头部与销主体部的接合面。凹槽直径应该比主体部直径稍小。
[0062]由于锁定套环210和转矩敏感销200被配置在转矩流路中，下述情况是重要的:即当装置失效时，碎片应该被容纳在流路外的位置并使得碎片不会污染其他内部组件。因此，左方壳体212与锁定板210之间的间隔、该锁定板与右方壳体211之间的间隔以及销主体部202的长度可被选择成避免转矩敏感销碎片的行进。而且，转矩敏感销被定尺寸并由具有最小限度的爆炸或碎成很多小片的材料形成。这有助于设计的使用可靠性。即，差速器可以拆解并且转矩敏感销200可以更换。该设计是可维修的并且整体并不总是必须由于转矩敏感销的剪断而被废弃。但是，可能需要拆除差速器和传动系的一部分来实施维修。
[0063]在第二实施例中，如图10所示，差速器可以在仅移除围绕小齿轮和齿圈的壳体之后移除转矩销头部和转矩销主体部来进行维修，而不用拆除后驱动桥的车轴、轴承盖、轴承等。在该设计中，转矩敏感销将左方壳体联接到套环壳体(锁定板壳体)，从而可操作地联接到套环壳体中的带耳套环。转矩敏感销靠接套环壳体中的弹簧邻接，从而在维修中能够将被剪断的销主体部推出。无需将整个差速器解体且无需拆除驱动轴和差速器就能够更换转矩敏感销。[0064]第一实施例的若干元件在第二实施例中出现且不再重复讨论。
[0065]转到图17-19，左方壳体273利用穿过开口 1614和开口 1814的锁定螺钉214而联接到右方壳体211。如上所述，该联接可以使用螺纹连接。开口 1610分别容纳8个转矩限制销(转矩敏感销)274。转矩限制销274螺纹连接到左方壳体273。转矩限制销274进入到锁定板壳体271并在该处靠近销弹簧272。销弹簧272的外径可以等于或小于转矩限制销274的外径，从而避免使弹簧缠绕在转矩限制销274上。
[0066]锁定板270可在锁定板壳体271中往复运动以对差速器进行锁定和解锁。即，锁定板270可在第一位置和第二位置之间滑动，在该第一位置处差速器在打开模式下运行，在该第二位置处差速器在锁定模式下运行。如上所述，斜板253、推杆247和波形弹簧261可操作以移动锁定板270。推杆的第一端部249靠接锁定板270。
[0067]图11示出沿着平面的第二实施例的差速器，图示了靠接锁定板270的推杆247。还图示了锁定板能够在锁定板壳体271中滑动距离D。图12示出沿着另一个平面的相同的差速器，示出了转矩限制销274穿过左方壳体273中的开口 1610。转矩限制销274进入到锁定板壳体271而与销弹簧272靠接。由于图12的例子不是按比例绘制，因此销弹簧272可具有其他尺寸，例如长于或短于锁定板壳体272，并且转矩限制销274可具有包括较长或较短的主体部长度的其他尺寸。图11和图12均示出锁定板270与左方侧锁定齿轮219的凸部224分离。
[0068]转矩限制销的长度、左方壳体273与锁定板壳体271之间的间隔以及锁定板壳体271与右方壳体211之间的间隔被选择为，将被剪断的转矩限制销274容纳在不会污染差速器的其他移动部件的区域。并且，转矩限制销274优选设计为在剪断时不会爆炸或产生过多的碎片。
[0069]图13A和图13B更详细地示出锁定板270和锁定板壳体271。锁定板270具有用于在锁定板壳体271的凹部1302中滑动的耳状部1301。凹部1302的跨度不必为锁定板壳体271的整个长度，并且可以设置止动部1303。波形弹簧261可靠接设置在锁定板壳体的内部设置的圆周边缘1304，从而处于止动部1303的内侧。以此方式与波形弹簧靠接可以减轻对左方壳体中的阻尼深度量的需求，从而能够使波形弹簧凹部1608变浅。波形弹簧止动部1611形成波形弹簧凹部1608的底部，用于座靠波形弹簧261。
[0070]除了靠接边缘1304以外，波形弹簧261对锁定板270进行偏压，使其远离止动部1303且远离左方壳体273并朝向斜板253。随着该偏压，当差速器处于打开模式下时，锁定板齿1305不与侧齿轮凸部224啮合，且锁定板270将推杆247推向斜板253的凹部。在锁定模式中，波形弹簧261被压缩，斜板253的顶部推动推杆247，推杆247将锁定板270推向左方壳体273，由此锁定板齿1305与侧齿轮凸部224啮合。
[0071]图13A和图13B的锁定板270并未示出锁定板齿1305的斜度，然而，可以如上所述提供这样的斜度。
[0072]锁定板壳体271另外具有销孔1306。由于销弹簧272可靠接右方壳体211，销孔1306可以贯穿锁定板壳体271。然而，为了避免当锁定板壳体271自由旋转时引起的摩擦，销孔1306可部分地伸入锁定板壳体271，由此，销弹簧272跨在销孔1306的底部与转矩限制销274的端部之间。销孔1306能够与转矩限制销274滑动配合，且销孔1306与转矩限制销274之间的间隙被设计成对弯曲应力起到作用。如上所述，差速器中的润滑流体有助于部件间的平滑滑动。
[0073]图13B示出了锁定板壳体271的另一侧。该视图包括销孔1306和在各个销孔之间隔开的多个凹部1310。凹部1310与左方壳体212的标引槽1616相对准。如果转矩限制销274剪断，则锁定板壳体271在右方壳体211中自由旋转。即使波形弹簧261能够使锁定板270脱离侧齿轮凸部224，该旋转也是可能的。由于能够旋转，锁定板壳体271的销孔1306可以不再与左方壳体的转矩销孔1610相对准。由此，当转矩限制销头部141从左方壳体212被拧下时，销弹簧272不会弹出碎片。因此，使用者可以通过将杆、螺丝刀或其他推进装置放置在可利用的凹部1310中并使用推进装置转动锁定板壳体，来手动将锁定板壳体271转入用于适当的碎片弹出的对准中。该设计使得能够在无需拆卸差速器的情况下维修差速器。在从小齿轮和齿圈周围的壳体排空润滑流体并仅拆除该壳体的检修板后，就可以更换转矩限制销。
[0074]锁定板270位于差速器的转矩路径中，并且对于将锁定齿轮219锁定成随左方壳体212旋转、从而将右后轴112锁定成随左后轴111旋转而旋转是至关重要的。因此，如果锁定板壳体271由转矩限制销274支撑并且锁定板270与锁定齿轮219相啮合，则差速器只能在锁定模式下运转。如果以一定量的高于预定值的转矩推动锁定板270，则锁定板壳体271可以旋转并剪断转矩限制销274。锁定板壳体271和由此锁定板270在右方壳体211中自由旋转。波形弹簧可推动锁定板270远离与锁定齿轮219的凸部224啮合的位置，且差速器在打开模式下运行。
[0075]根据系统的转矩容量设计转矩限制销274的尺寸和数量，并且转矩限制销设计成在驱动轴中的其他部件和差速器经由扭转或剪断而失效之前发生剪断。例如，转矩限制销274可以在纯剪断状态下发生剪断。即，转矩限制销可仅由于剪断负荷或剪断应力而失效。理论上，由于销上的转矩而导致的负荷垂直于销的轴线，从而没有例如弯曲、扭转、冲击等其他负荷施加于销。转矩限制系统的极限强度可与驱动轴材料的屈服强度或锁定套环材料的屈服强度相匹配。换言之，当驱动轴或锁定套环应当屈服时，由转矩限制销274代替发生剪断。
[0076]转矩限制销274具有端面，该端面可具有凹槽或其他凹部，用于拧进联接于左方壳体273。销头部141可部分地或全部设置有螺纹，用于固联于左方壳体273。销主体部142可以比销主体部202短，但是在任何情况下，该主体部可终止于锥面端部145。剪断位置或颈部143可设置在销头部201与销主体部142之间。剪断位置143可包含凹槽，其可以是环形的，从而有助于沿着特定平面剪断转矩限制销274。颈部也可以具有与销主体部相同的直径。
[0077]与上述例子相似地，也可以通过对比销主体部的直径、销的数量和剪断应力来描述转矩限制销上的剪断应力。即，转矩负荷可以通过如下方式来进行适应:改变所使用的销的数量；改变销头部、销主体部和/或销颈部的相对直径；以及在销头部和销主体部的接合面处使用或不使用凹槽。另外，改变从销到中心轴线(A或B)的距离也可以影响剪断前的转矩负荷容量。
[0078]由于锁定板壳体271应当相对于未剪断的转矩限制销静止，且锁定板壳体应当不沿着转矩限制销的长度移动，所以销弯曲应力和销挠曲问题相比于第一实施例被减弱。
[0079]—旦转矩限制销274剪断，则为了使主体部142从锁定板壳体271弹出，销头部141将从左方壳体273拧下。为了有助于剪断的碎片与开口 1610对齐，如上所述，锁定板壳体271被相对于左方壳体273标引，使得销孔1306与转矩销孔1610对齐。一旦实现对齐，则被挤压的销弹簧272将销主体部142弹出。然后，可安装新的转矩限制销，而不用从小齿轮和齿圈壳体上拆下差速器，不用进一步调整左右方壳体273和211，也不用拆卸车轴、轴承等。
[0080]另外，剪断的转矩限制销可以通过松脱销头部141而移除。然后，手动限制差速器旋转，并限制右车轴旋转。接下来，首先通过激活限制斜板旋转的定子线圈而在任意方向上转动斜板253，然后可以通过手动实现旋转齿圈，以克服波形弹簧261的力。这可以在左车轴旋转或不旋转的情况下完成。随着斜板推抵推杆274，锁定板270能够与凸部224啮合。旋转左车轴将会使锁定齿轮旋转，从而将使锁定板270和锁定板壳体271旋转。然后，销孔1306可以与空的转矩销孔1610对齐，且绷紧的销弹簧272可以将滑动配合的已剪断的销主体部142弹出。
[0081]考虑说明书和在此公开的实施例，对本领域技术人员来说其他实施方式将是显而易见的。说明书和例子仅旨在作为示例，真正的范围和精神由所附的权利要求书指明。
【权利要求】
1.一种能够选择性地锁定的差速器，其特征在于包括: 外壳体； 第一侧齿轮，该第一侧齿轮包括第一齿轮齿和齿轮凸部； 第二侧齿轮，该第二侧齿轮包括第二齿轮齿； 小齿轮轴； 可旋转地联接于所述小齿轮轴的两个小齿轮，每个小齿轮包括与所述第一齿轮齿和所述第二齿轮齿联接的小齿轮齿； 套环，该套环包括用于选择性地与所述第一侧齿轮的齿轮凸部啮合的套环齿；以及多个转矩敏感销，所述转矩敏感销能够操作地通过所述外壳体进行联接，并且被配置成当所述第一侧齿轮上的转矩超过预定值时发生剪断。
2.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述套环还包括联接耳状部，并且所述差速器还包括与所述转矩敏感销联接的套环壳体，所述套环壳体包括用于接收所述联接耳状部的联接凹部，所述套环壳体至少部分地包围所述套环。
3.根据权利要求2所述的差速器，其特征在于还包括致动器和推杆，其中，所述致动器被配置成选择性地将所述推杆朝向所述套环推动，并且当所述推杆推动所述套环时，所述联接耳状部在所述联接凹部中滑动且所述套环齿与所述齿轮凸部啮合。
4.根据权利要 求1所述的差速器，其特征在于还包括设置在所述外壳体与所述套环之间的至少一个弹簧，所述至少一个弹簧被偏压以推动所述套环齿远离所述齿轮凸部。
5.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于还包括致动器和推杆，其中，所述致动器选择性地将所述推杆朝向所述套环推动，并且当所述致动器将所述推杆朝向所述套环推动时，所述套环在所述外壳体中滑动且所述套环齿与所述齿轮凸部啮合。
6.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，每个转矩敏感销包括具有螺纹部的头部和具有平滑部的主体部，所述外壳体包括多个螺纹开口，所述多个螺纹开口中的每一个接收所述多个转矩敏感销中的一个的相应的螺纹部，所述套环还包括多个套环孔，所述多个套环孔中的每一个接收所述多个转矩敏感销中的一个的相应的平滑部，并且所述套环能够在所述平滑部上滑动，以选择性地使所述齿轮凸部与所述套环齿啮合或分离。
7.根据权利要求2所述的差速器，其特征在于，所述套环壳体还包括多个孔，每个孔接收所述多个转矩敏感销中的相应的一个，所述差速器还包括多个销弹簧，并且每个孔容纳所述多个销弹簧中的与相应的转矩敏感销靠接的相应的一个。
8.根据权利要求7所述的差速器，其特征在于，每个转矩敏感销包括具有螺纹部的头部和具有平滑部的主体部，所述外壳体包括多个螺纹开口，所述多个螺纹开口中的每一个接收所述多个转矩敏感销中的一个的相应的螺纹部，每个套环壳体孔接收所述多个转矩敏感销中的一个的相应的平滑部，并且所述销弹簧被偏压以将所述平滑部推动到所述孔外。
9.根据权利要求7所述的差速器，其特征在于: 所述外壳体包括至少一个槽， 所述套环壳体还包括多个凹部，所述凹部分布在所述多个孔中的各个之间， 所述套环壳体安置于所述外壳体中，使得能够通过所述至少一个槽接近所述凹部，并且， 所述套环安置于所述套环壳体中。
10.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，每个转矩敏感销包括头部、颈部和主体部，并且所述颈部的直径使得所述销能够先于所述转矩敏感销的任何其他位置而在所述颈部剪断。
11.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，每个转矩敏感销至少包括与主体部相接合的头部，所述外壳体与所述套环之间的距离被选择成确保每个转矩敏感销在位于或接近所述头部与所述主体部的接合部的区域中发生剪断，并且当所述转矩敏感销发生剪断时所述套环能够在所述外壳体中转动。
12.根据权利要求2所述的差速器，其特征在于，每个转矩敏感销至少包括与主体部相接合的头部，所述外壳体与所述套环壳体之间的距离被选择成确保每个转矩敏感销在位于或接近所述头部与所述主体部的接合部的区域中发生剪断，并且当所述转矩敏感销发生剪断时所述套环壳体能够在所述外壳体中转动。
13.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，当所述差速器接收转矩时，每个转矩敏感销被配置成在所述套环齿或所述第一齿轮齿屈服之前剪断。
14.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述套环齿具有斜度角且所述齿轮凸部具有斜度角，并且所述套环齿的斜度角与所述齿轮凸部的斜度角互补。
15.一种车辆传动系，其特征在于包括根据权利要求1所述的能够选择性地锁定的差速器，所述传动系还包括: 转矩传输系统，其可操作地联接成从发动机向所述能够选择性地锁定的差速器传输转矩； 第一轴，其可操作地联接于所述第一侧齿轮；以及 第二轴，其可操作地联接于所述第二侧齿轮， 其中，当所述差速器接收超过预定值的转矩时，每个转矩敏感销在所述第一轴或所述第二轴剪断之前或者在所述第一轴或所述第二轴屈服而扭转之前剪断。
【文档编号】F16H48/12GK203730692SQ201420130915
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】S·戈帕尔, P·Y·查万, P·J·麦克米伦 申请人:伊顿公司