具有闭锁致动器的车辆传动系部件的制作方法

本公开涉及一种具有闭锁致动器(latchingactuator)的车辆传动系部件。

背景技术：

本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。

各种类型的车辆传动系部件采用致动器使可移动构件平移，以使车辆以不同的操作模式选择性地操作。例如，具有四轮驱动能力的传动系中的前桥总成通常具有致动器，用于选择性地将前差速器总成的输出部联接到短轴，以允许前差速器与前轮之间的驱动连接在车辆传动系将要以后轮驱动模式操作时断开。后桥总成可具有致动器，该致动器允许传动轴与输入小齿轮断开，或者用于使后差速器总成的输出部与短轴断开，以允许传动轴与后轮之间的驱动连接在车辆将要以前轮驱动模式操作时断开。用在全轮驱动传动系中的动力输出单元可采用致动器选择性地将动力输出单元的输入部与动力输出单元的输出部断开。许多车辆传动系部件，例如动力输出单元和分动箱，采用致动器将双速减速齿轮组的元件在高速位置和低速位置之间选择性地平移。所有类型的差速器总成可配备有致动器，该致动器操作联接器或离合器，以使差速器总成以禁止两个差速器输出部之间的速度差的模式操作。通常，这些致动器是具有弹簧复位的单向致动器。在这方面，致动器的弹簧复位将致动器的输出部偏置到预定状态，且动力(电能或流体压力)被施加到致动器，以使致动器输出部移动到第二预定状态。虽然这种致动器装置适合于它们的预期目的，但我们已经注意到，如果致动器的输出部可在两种状态之间切换而不需要保持致动器上的动力，那么这在许多情况下是有利的。

技术实现要素：

本部分提供本公开的总体概述，而不是其全部范围或其全部特征的全面公开。

在一种形式中，本公开提供了一种具有致动器的车辆传动系部件。所述致动器具有第一致动器结构、第二致动器结构、偏置弹簧、线性马达和多个联动装置。所述第二致动器结构能沿着移动轴线相对于所述第一致动器结构移动。所述偏置弹簧将所述第二致动器结构沿着所述移动轴线偏置远离所述第一致动器结构，所述线性马达能选择性地操作以将所述第二致动器结构朝所述第一致动器结构推动。所述多个联动装置将所述第二致动器结构联接到所述第一致动器结构，以使所述第二致动器结构相对于所述第一致动器结构在第一致动器位置与第二致动器位置之间移动，在所述第一致动器位置，所述第二致动器结构沿着所述移动轴线与所述第一致动器结构隔开第一距离，在所述第二致动器位置，所述第二致动器结构沿着所述移动轴线与所述第一致动器结构隔开大于所述第一距离的第二距离。所述联动装置与所述偏置弹簧配合，以将所述第二致动器结构能松脱地锁定在所述第一致动器位置和所述第二致动器位置中的每个中。

进一步的适用领域由本文提供的描述将变得显而易见。本概述中的描述和具体示例仅旨在例示性性的目的，而不旨在限制本公开的范围。

附图说明

在此描述的附图仅出于所选实施例而不是所有可能的实施方式的例示目的，并且不旨在限定本公开的范围。

图1是根据本公开的教导构造的车辆传动系部件的一部分的透视图；

图2是图1的车辆传动系部件的剖视图；

图3是图1的车辆传动系部件的一部分的剖视图，更详细地例示差速器总成和车桥分离机构；

图4是例示差速器总成和车桥分离机构的部件的分解透视图；

图5和图6分别是车桥分离机构的一部分的前透视图和后透视图，更详细地例示闭锁致动器；

图7是闭锁致动器的剖视图；

图8是闭锁致动器的分解透视图；

图9是闭锁致动器的一部分的俯视图，例示位于第一轨道位置的引导构件；

图10是闭锁致动器的一部分的俯视图，更详细地例示连杆导轨；

图11是与图9的俯视图类似的俯视图，但描绘位于第二轨道位置的引导构件；

图12是与图9的俯视图类似的俯视图，但描绘位于第三轨道位置的引导构件；和

图13是与图9的俯视图类似的俯视图，但描绘位于第四轨道位置的引导构件。

在附图的若干视图中，对应的附图标记始终指示对应的部分。

具体实施方式

参照图1和图2，根据本公开的教导构造的示例性车辆传动系部件总体上由附图标记8指示。在所提供的示例中，车辆传动系部件8是车桥总成，但应理解，本公开的教导适用于各种其它车辆传动系部件。车辆传动系部件8可包括桥壳12、差速器总成14、齿圈16、车桥分离机构18以及第一半轴20和第二半轴22。仅部分地示出的桥壳12包括承载壳体30和一对轴承盖32。承载壳体限定一对轴承隔板34和腔36，差速器总成14、齿圈16和车桥分离机构18被接纳在该腔36中。轴承隔板34沿着差速器轴线40彼此隔开。每个轴承盖32均可安装到轴承隔板34中的相应的一个并经由多个螺栓42固定地联接到该轴承隔板34。

特别参照图2，差速器总成14可包括允许第一半轴20和第一半轴22之间的速度差的任何装置，诸如一个或更多个摩擦离合器(未示出)或者差速齿轮组。差速器总成14可具有差速器输入部50，该差速器输入部50可固定地联接到齿圈16并被支撑以围绕差速器轴线40相对于桥壳12旋转。在所提供的示例中，差速器输入部50是限定一对耳轴52、致动器安装表面54和齿轮组腔56的差速器箱，差速器总成14包括差速齿轮组60，该差速齿轮组60具有插销62、多个差速小齿轮64以及第一侧齿轮66和第二侧齿轮68。一对圆锥滚子轴承70将差速器输入部50相对于桥壳12进行支撑。每个圆锥滚子轴承70被接纳在相关联的一个耳轴52上，并位于相关联的一个轴承隔板34与相关的一个轴承盖32之间(图1)。环形轴承调节器72可用于将圆锥滚子轴承70固定在桥壳12中，并对圆锥滚子轴承70预加载。在这方面，每个轴承调节器72均被拧入桥壳12中，邻接相关联的一个圆锥滚子轴承70中的外轴承座圈，并向圆锥滚子轴承70施加力，该力通过圆锥滚子轴承70的内轴承座圈传递到形成在差速器输入部50上的第一肩部76。致动器安装表面54可以是在沿着差速器轴线40位于差速器输入部50上的第一肩部76之一与第二肩部78之间的位置处围绕差速器轴线40同轴地设置的周向延伸的表面。

插销62被安装到差速器输入部50，用于以与差速器轴线40相交(例如，成直角)的方式与差速器输入部50一起围绕差速器轴线40旋转。每个差速小齿轮64被接纳在齿轮组腔56中并被可旋转地设置在插销62上。第一侧齿轮66和第二侧齿轮68被接纳在齿轮组腔56中，在此处它们能够围绕差速器轴线40旋转并啮合地接合到差速小齿轮64。第一侧齿轮66包括轴颈部分80和内花键孔84，轴颈部分80被接纳在差速器输入部50中的箱孔82中。箱孔82和轴颈部分80配合，以允许第一侧齿轮66沿着差速器轴线40推进同时保持第一侧齿轮66的旋转轴线与差速器轴线40对准。第二侧齿轮68被接纳在形成在差速器输入部50中的沉孔86中，并限定有中心孔88。

在图3中，车桥分离机构18可包括输出构件90、联接器或离合器92、力板94和致动器96。输出构件90可具有内花键孔100并且可包括可被接纳到差速器输入部50中的箱孔102中的中空管状结构。箱孔102可与输出构件90配合，以允许输出构件90沿着差速器轴线40推进同时保持输出构件90的旋转轴线与差速器轴线40对准。

联接器或离合器92可以是用于选择性地允许旋转动力在第二侧齿轮68与输出构件90之间传递的任何类型的装置。在所提供的示例中，联接器或离合器92是爪式离合器，其具有可固定地联接到第二侧齿轮68的第一爪110、可固定地联接到输出构件90的第二爪112以及复位弹簧114。第一爪110可包括第一组接合特征，例如，可形成在第二侧齿轮68上的环形的径向延伸的表面上的多个齿116。齿116可与第二侧齿轮68整体地且一体地形成。第二爪112可包括可与第一组接合特征配合地接合的第二组接合特征。在所提供的示例中，第二爪112是固定地联接到输出构件90(例如，与其整体地且一体地形成)的环形凸缘，并且第二组接合特征包括孔洞118，该孔洞118被形成为穿过环形凸缘并被构造成在其中接纳第一爪110的齿116。然而，应理解，第二组接合特征可包括一组齿。第二爪112能沿着移动轴线(即，差速器轴线40)在第一离合器位置与第二离合器位置之间移动，在第一离合器位置，第二组接合特征与第一组接合特征分离，在第二离合器位置，第二组接合特征与第一组接合特征接合。应理解，当第二爪处于第一离合器位置时，离合器92将不在第二侧齿轮68与输出构件90之间传递旋转动力，而当第二爪112处于第二离合器位置时，离合器92将在第二侧齿轮68与输出构件90之间传递旋转动力。复位弹簧114可轴向地设置在第一爪110与第二爪112之间，并且可将第二爪112朝第一离合器位置偏置。

参照图3和图4，力板94可包括环形的板构件120以及固定地联接到板构件120的多个支腿122。力板94可在第二爪112上的环形表面126与形成在差速器输入部50中的第二肩部78之间被接纳在齿轮组腔56中。支腿122可从板构件120延伸穿过形成在差速器输入部50的第二肩部78中的孔128，并且可以邻接致动器96。如果需要，可例如在板构件120与第二爪112之间和/或在支腿122与致动器96之间采用一个或更多个推力轴承。

参照图5至图8，致动器96可具有第一致动器结构150、线性马达152、第二致动器结构154、偏置弹簧156和多个联动装置158。

第一致动器结构150可以是环形的容器状结构，具有内环形壁160、外环形壁162以及设置在内环形壁160与外环形壁162之间并在内环形壁160的径向内侧终止的径向延伸的壁构件164。

线性马达152可被容纳在第一致动器结构150中，并且可包括可用于使第二致动器结构154沿着移动轴线(即，差速器轴线40)平移的任何类型的线性马达152，例如气缸或液压缸。在所提供的特定示例中，线性马达152是包括电磁线圈170和电枢172的螺线管。电磁线圈170可在内环形壁160与外环形壁162之间被接纳第一致动器结构150中，并且可以以任何期望的方式固定地联接到第一致动器结构150，例如利用将电磁线圈170粘合地联接到第一致动器结构150的灌封化合物。在所提供的示例中，电枢172和第二致动器结构154被整体地且一体地形成为环形的盘，但是应理解，电枢172和第二致动器结构154可被形成为能组装到彼此的单独部件。

偏置弹簧156可被设置在第一致动器结构150与电枢172和/或第二致动器结构154之间，以将第二致动器结构154偏置远离第一致动器结构150。在所提供的示例中，偏置弹簧156包括围绕差速器轴线40周向隔开的多个螺旋压缩弹簧，但是应理解，偏置弹簧156可不同地构造，例如为单个螺旋压缩弹簧或波形弹簧的形式。偏置弹簧156可抵靠第一致动器结构150(例如，径向延伸的壁构件164的从内环形壁160径向向内延伸的部分)。如果需要，偏置弹簧156可安装在可固定地联接到第一致动器结构150的弹簧座174上。

联动装置158可以以允许第二致动器结构154沿着差速器轴线40相对于第一致动器结构150在第一致动器位置与第二致动器位置之间移动的方式将第二致动器结构154联接到第一致动器结构150，在第一致动器位置，第二致动器结构154沿着移动轴线(差速器轴线40)与第一致动器结构150隔开第一距离，在第二致动器位置，第二致动器结构154沿着移动轴线与第一致动器结构150隔开大于第一距离的第二距离。此外，联动装置158被构造成与偏置弹簧156配合，以将第二致动器结构154能松脱地锁定在第一致动器位置和第二致动器位置中的每个中。

每个联动装置158均可包括固定连杆180、连杆导轨182、枢转连杆184和引导构件186。在所提供的示例中，每个固定连杆180均固定地联接到第二致动器结构154，而每个连杆导轨182均固定地联接到第一致动器结构150。然而，应理解，替代地，固定连杆180中的一些或全部可固定地联接到第一致动器结构150，连杆导轨182中的一些或全部可固定地联接到第二致动器结构154。

参照图9，枢转连杆184可具有围绕枢转轴线202枢转地联接到固定连杆180的第一端200以及引导构件186可被安装到的第二端204。可包括销的引导构件186可接合到连杆导轨182。

在图5中，连杆导轨182可被构造成限制枢转连杆184的运动，以确保联动装置158以其预期的方式操作和/或防止引导构件186(图8)与连杆导轨182分离。在所提供的示例中，连杆导轨182具有一对壁206，该一对壁206与盖208配合以形成枢转连杆184被接纳于其中的空间210。

参照图9和图10，连杆导轨182可限定围绕引导突起222设置的槽或轨道220。槽220和引导突起222可与引导构件186配合，以使枢转连杆184的第二端204以预定方式移动。如果需要，盖208可形成类似的槽或轨道220'以及引导突起222'，并且引导构件186可延伸到盖208中的槽220'中，如图7所示。在所提供的示例中，槽220由多个轨道段230a、230b、230c、230d、230e和230f形成，并限定多个轨道位置232a、232b、232c和232d。轨道位置232a被形成在轨道段230a的第一端上。轨道段230b具有与轨道段230a的第二端相交的第一端以及终止于轨道位置232b处的第二端。轨道段230c在轨道位置232b与232c之间延伸。轨道段230d在轨道位置232c与232d之间延伸。轨道段230d具有位于轨道位置232c处的第一端以及与轨道段230e的第一端相交的第二端。轨道段230e具有终止于轨道段230f的第一端处的第二端。轨道段230f与轨道段230a相交。引导突起222可具有多个引导表面234a、234b、234c、234d、234e和234f。

返回到图8和图9，引导构件186可被定位在它们各自的连杆导轨182中的轨道位置234a处，偏置弹簧156可将第二致动器结构154定位在第二致动器位置。应理解，引导构件186与轨道段230a的第一端之间的接触可阻止第二致动器结构154沿着差速器轴线40在远离第一致动器结构150的方向上移动超过第二致动器位置。

另外参照图11，线性马达152可被操作以将第二致动器结构154/电枢172沿着差速器轴线40朝第一致动器结构150驱动。在所提供的示例中，电力被提供到电磁线圈170，以将电枢172朝第一致动器结构150驱动。第二致动器结构154和固定连杆180可与电枢172一起行进，从而引起枢转连杆184的相应移动。枢转连杆184的这种移动可引起引导构件186沿轨道段230a行进并进入轨道段230b。每个引导突起222上的引导表面234a与相关联的槽220的轨道段230a的相对壁250(图10)配合，以形成可将相关联的引导构件186引向轨道段230b的壁252(图10)上的“漏斗”。每个轨道段230b均以使枢转连杆184围绕枢转轴线202枢转的方式延伸或倾斜远离相关联的一个轨道段230a，使得引导构件186朝轨道位置232c旋转。如果需要，每个引导构件186均可限定超程槽254，该超程槽254可与轨道段230b相交，并且如果线性马达152的冲程或行程足够大以将引导构件186驱动出轨道段230b，则该超程槽254可接纳相关联的一个引导构件186。

参照图8以及图10至图12，此后线性马达152可被操作以允许偏置弹簧156推动第二致动器结构154沿着差速器轴线40远离第一致动器结构150。在所提供的示例中，通至电磁线圈170的电力被中断或停止。由偏置弹簧156引起的第二致动器96沿着差速器轴线40远离第一致动器结构150的移动引起固定连杆180和枢转连杆184的第一端200的相应移动，并驱动引导构件186与引导突起222上的引导表面234c接触。引导表面234c被成形为将引导构件186引导到引导表面234c与引导表面234d相交的位置(即，轨道位置232c)。当引导构件186位于轨道位置232c中时，第二致动器结构154被设置在第一致动器位置。

参照图8、图10、图12和图13，此后线性马达152可被操作以将第二致动器结构154/电枢172沿着差速器轴线40朝第一致动器结构150驱动。在所提供的示例中，电力被提供给电磁线圈170，以将电枢172朝第一致动器结构150驱动。第二致动器结构154和固定连杆180可与电枢172一起行进，从而引起枢转连杆184的相应移动。枢转连杆184的这种移动可使引导构件186沿着轨道段230d行进并进入轨道段230e。如果需要，轨道段230e可包括延伸部分260，如果线性马达152的冲程或行程足够大以将引导构件186驱动出轨道段230d，则该延伸部分260可接纳相关联的一个引导构件186。

此后，线性马达152可被操作以允许偏置弹簧156推动第二致动器结构154沿着差速器轴线40远离第一致动器结构150。在所提供的示例中，通至电磁线圈170的电力被中断或停止。由偏置弹簧156引起的第二致动器96沿着差速器轴线40远离第一致动器结构150的移动引起固定连杆180和枢转连杆184的第一端204的相应移动，并且驱动引导构件186首先沿着轨道段230e、与轨道段230f的外壁262(图10)接触并最终进入轨道段230a，其中引导构件186在轨道位置232a中停止移动。如上所述，引导构件186在轨道位置232a中的定位相应地将第二致动器结构154定位在第二致动器位置。

返回图3、图7和图8，致动器96可被接纳在差速器输入部50上的致动器安装表面54上。轴承或衬套300可被接纳在致动器96与致动器安装表面54之间，以允许致动器96与差速器输入部50之间的相对旋转。在所提供的示例中，衬套300被设置在弹簧座174与致动器安装表面54之间。推力衬垫306可被设置在致动器96与将差速器输入部50相对于桥壳12进行支撑的圆锥滚子轴承70(图2)的外轴承座圈之间。传感器310可联接到第一致动器结构150，并可用于感测联接到第二致动器结构154以与第二致动器结构154一起沿着差速器轴线40移动的传感器靶标312，并响应地产生指示第二致动器结构154的位置的传感器信号。例如，传感器310可以是感测传感器靶标312的磁场的霍尔效应传感器、感测传感器靶标312中感应的涡流的涡流传感器或者主要感测传感器310与传感器靶标312之间的距离的线性可变位移换能器类型。各种元件可被合并到致动器96中，以保持电枢172围绕差速器轴线40居中。例如，内环形壁160可被接纳到形成在电枢172中的第一环形槽320中，和/或形成在环形框架元件324上的环形突起322可被接纳到形成在电枢172中的第二环形槽326中，环形框架元件324在与第一致动器结构150相对的一侧邻接电磁线圈170。槽320可与内环形壁160配合。

参照图2和图6，托架350可联接到第一致动器结构150并且抵靠桥壳12，以阻止或限制致动器96围绕差速器轴线40旋转。

在图2中，第一半轴20可具有外花键段360，其可与第一侧齿轮66中的内花键孔84配合地接合，从而将第一半轴20可旋转地联接到第一侧齿轮66。第二半轴22同样可具有外花键段362，其可与输出构件90中的内花键孔100配合地接合，从而将第二半轴22可旋转地联接到输出构件90。

参照图3、图9和图12，致动器96可被操作以选择性地将第二爪112联接到第一爪110/将第二爪110与第一爪110分离。在这方面，致动器96可如上所述地被操作，以将引导构件186定位在轨道位置232c，从而将第二致动器结构154定位在第一致动器位置，以允许偏置弹簧156推动第二爪112沿着移动轴线(即，差速器轴线40)进入第一离合器位置。如上所述，第二爪112在第一离合器位置的布置使第二爪12上的第二组接合特征(例如，孔118)与第一爪110上的第一组接合特征(例如，齿116)分离，从而旋转动力不会通过离合器92传递。致动器96还可如上所述地被操作，以将引导构件186定位在轨道位置232a，从而将第二致动器结构154定位在第二致动器位置，以允许第二爪112克服偏置弹簧156的力并沿移动轴线移动到第二离合器位置。如上所述，第二爪112在第二离合器位置的布置使第二爪112上的第二组接合特征(例如，孔118)与第一爪110上的第一组接合特征(例如，齿116)接合，从而旋转动力通过离合器92传递。相应地，应理解，致动器96的线性马达152可被选择性地通电，以使致动器96在回缩状态和伸展状态之间切换，从而使离合器92在分离状态和接合状态之间切换。

虽然已经在车桥总成8的背景下描述了致动器96并且该致动器96被描述用于选择性地阻止旋转动力在差速器输出部与轴之间的传递，但是应理解，本发明在其更广泛的方面可用在许多其它车辆传动系部件中。例如，该致动器可替代美国专利no.7,775,928中描述的用于平移前车桥中的轴环的螺线管和拨叉、美国专利no.8,047,323中描述的动力输出单元、美国专利no.9,162,567中描述的与动力输出单元相关联的双速减速器、美国专利no.5,980,415中描述的分动箱中的双速减速器或者美国专利no.5,867,092中描述的分动箱中的模式离合器以及美国专利no.7,744,500中描述的用于选择性地锁定差速器总成的致动器。

已经出于例示和描述的目的提供了前述描述。其并非旨在穷举或限制本公开。特定的实施例的各个元件或特征通常不限于该特定的实施例，而是在可适用的情况下是可互换的并且可用在选定的实施例中，即便没有具体示出或描述。特定的实施例的各个元件或特征还可以以多种方式变化。这些变化不应被视为脱离本公开，并且所有这些修改旨在被包括在本公开的范围内。