具有改进转位机构的双向超速离合器组件的制作方法
【专利说明】具有改进转位机构的双向超速离合器组件
[0001]相关申请
[0002]本申请是要求2013年3月14日申请的美国临时专利申请第61/783，125号的优先权的非临时美国专利申请，所述美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及离合器，更具体地，涉及一种用于提供四轮驱动能力的机电双向超速菌A婴闻口 ο
【背景技术】
[0004]最近几年对越野和全地形车辆的的需求增加导致了这些类型车辆的巨大发展。许多发展都是围绕着使车辆更加适应不断变化的路面条件，如，土路、硬路面和砾石路面。随着道路地形变化，理想的是改变车辆的驱动能力以更有效地通过新的地形。先前的四轮驱动和全地形车辆是笨重的，因为它们需要操作者手动使次驱动轴接合或脱离接合，例如，通过停止车辆以物理锁定/解锁轮毂。车辆传动系统中的改进，例如用于接合和脱离从动轴的自动化系统的发展，消除了先前设计的许多问题。这些自动化驱动系统有时被称为“在行驶中”四轮驱动。然而这些系统要求车辆在任何时候要么两轮驱动要么是四轮驱动。
[0005]通常，所有的四轮驱动车辆包括用于将扭矩从驱动轴传递到附着到轮上的从动轴的差速器，典型地，从动轴(或半轴)是彼此独立的允许当一个轮试图以不同于另一个轮的速度旋转时例如当车辆转弯时差速作用发生。差速作用还消除了轮胎侧偏、降低了传输负荷并且降低了转弯时转向不足(在转弯时倾向于直行)。主要有四种类型的常规差速器:开放式的、限滑式、锁止式和中央差速器。开放式差速器允许半轴之间的差速作用，但是当一个轮失去牵引力，所有可用的扭矩被传递到该没有牵引力的轮导致辆停止。
[0006]防滑式差速器通过将所有扭矩传递到不打滑的轮克服了开放式差速器的问题。一些更昂贵的限滑式差速器使用传感器和液压促动离合器组件将两半轴锁定在一起。这些液压的(或粘性)单元的好处往往被其成本所掩盖，因为它们需要昂贵的液体和复杂的栗送系统。这些系统中产生的热，特别是当长时间使用时还可能需要辅助流体冷却源的添加。
[0007]第三种类型的差速器是锁止式差速器，其使用离合器将两个半轴锁定在一起结合连接两个半轴的机械链接。在这些类型的差速器中，两个轮可以不管牵引力传递扭矩。这些类型的差速器的主要缺点是两个半轴不再彼此独立。因此，半轴要么彼此锁定或解锁。这可能在外侧轮试图比内侧轮旋转得快的转弯时导致问题。由于半轴被锁定在一起，一个轮必须侧偏。发生在锁定差速器中的另一个问题是转弯时由于两个轴不能以不同速度转动的颤动。
[0008]最后一种类型的差速器是中央差速器。这些类型的差速器被用在四轮驱动车辆的分动箱中，开发前后驱动轴之间的扭矩分配。
[0009]目前市场上的许多差速器使用某种形式的超速离合器在需要时传递扭矩到从动轴。超速离合器在全地形车辆中的一种成功使用被公开在美国专利第5，971，123号中，该专利由本发明的受让人共同拥有并且其全部内容通过引用并入本文。在该专利中，车辆结合有一个超速离合器，其使用用于控制四轮驱动机构的接合的一电磁装置，以及用于向车辆提供发动机制动能力的第二电磁装置。该专利中描述了一种创新的机电双向超速离合器差速器，其解决了先前驱动系统中的许多固有问题。双向超速离合器差速器利用电受控线圈来推进滚子保持架和/或使滚子保持架减速，从而根据主轮和次轮的操作状态控制差速器的能力以接合或脱离接合。美国专利第5，971，123号还描述了一种反向驱动系统。在需要额外牵引力的某些情况下，反向驱动系统主动接合次轴。例如，当车辆在斜坡上向下行驶时，系统接合前轮，其是具有更好牵引力的轮。
[0010]美国专利第6，722，484号公开了另一种双向超速离合器，其在主驱动轴上是有用的，提供具有超速能力的连续接合，而同时提供发动机制动能力。超速离合器包括至少一个摩擦件，其与滚子保持架和毂接触使得在操作期间摩擦件在滚子保持架与毂之间产生摩擦力，其促使滚子保持架相对于毂转动，从而将滚子保持架安置在向前接合位置。
[0011]虽然这些目前的系统相对于先前技术是显著的改进，但仍然有进一步改进的空间。
【发明内容】
[0012]公开一种用于在四轮驱动车辆中接合次从动轴的双向超速离合器组件。所述组件包括具有差速器箱和可拆卸地安装到箱上的盖的差速器壳体。一小齿轮输入齿轮可旋转地安置在箱内并且包括从箱延伸出的轴，该轴适于接合驱动轴。小齿轮输入齿轮可以在箱内旋转。位于差速器箱内的一环形齿轮与小齿轮输入齿轮接合使得小齿轮输入齿轮的旋转产生的环形齿轮的旋转。
[0013]—双向超速离合器壳体形成在或附着到环形齿轮上使得环形齿轮的旋转产生的离合器壳体的相应旋转。离合器壳体具有带轮廓表面的内径。离合器壳体还具有从离合器壳体的一侧向外延伸的离合器销。一对毂彼此基本上同轴对齐并且位于离合器壳体内。每个毂适于接合次从动轴的端部。一滚子保持架组件位于离合器壳体内并包括具有两组滚子的滚子保持架。每个滚子被安置在形成在滚子保持架中的一槽内。滚子绕着保持架的圆周间隔开。多个弹簧安装到滚子保持架用于将滚子定位在槽内。一组滚子位于离合器壳体的轮廓表面的一部分与一个毂的外表面之间，而且另一组滚子位于离合器壳体的轮廓表面的一部分与另一个毂的外表面之间。
[0014]包括一电磁系统，其用于使滚子保持架相对于离合器壳体转位。所述电磁系统包括用于使滚子保持架转位的第一和第二转位装置，以及连接到每个转位装置用于激活转位装置的电子控制系统。第一转位装置被配置为在被激活时促使滚子保持架相对于离合器壳体在第一方向上旋转从而使滚子保持架转位进入滚子被定位成在需要四轮驱动时促使驱动轴被联结到次从动轴的主动驱动状态。第二转位装置被配置为在被激活时促使滚子保持架相对于离合器壳体在与第一方向相反的第二方向上旋转从而促使滚子保持架转位进入滚子被定位成在发动机制动状态期间促使次从动轴被联结到驱动轴用于提供从次从动轴到驱动轴的扭矩传递的主动反向驱动状态。
[0015]在一实施例中，包括一弹簧组件，其被设计为将滚子保持架偏置到滚子保持架没有被转位的中间位置。所述弹簧组件包括安置在一弹簧保持器上的扭转弹簧。所述扭转弹簧具有大体上圆形的形状且其端部重叠。每个端部包括一个臂，该臂与它附着到弹簧的位置大致成直角地延伸。臂在它们之间限定一间隙。弹簧保持器包括从保持器的一侧延伸出并进入所述间隙的销，而且离合器壳体上的离合器销也延伸进入所述间隙，伴随所述臂位于离合器销的两侧。
[0016]优选地，至少一个转位装置是电磁线圈组件，其包括线圈以及与滚子保持架接合的电枢板。
[0017]在一个实施例中，第一转位装置包括在一个毂的径向向外的位置附着到离合器壳体的驱动线圈组件。第一电枢板绕着毂安置并且邻近于驱动线圈组件。电枢板与滚子保持架接合。第一驱动线圈组件可以安装到离合器壳体上的盖。
[0018]第一电枢板可以包括多个柄脚，其朝向滚子保持架突伸并与滚子保持架中形成的相应槽接合。弹簧保持器可以绕离合器壳体安置并包括多个凸耳，其从弹簧保持架的一侧突出并与第一电枢板中形成的槽接合，使得弹簧保持器和第一电枢板与滚子保持架一起相对于差速器壳体旋转。
[0019]第二转位装置优选地是在一个毂的径向向外的位置附着到离合器的反向驱动线圈组件。一第二电枢板绕着与反向驱动线圈组件相同的毂安置并且邻近于反向驱动线圈组件。第二电枢板优选地与滚子保持架接合。一毂盘安置在反向驱动线圈组件与第二电枢板之间。毂盘接合与反向驱动线圈组件相同的毂以便与该毂组合旋转。反向驱动线圈组件电连接到电子控制系统。
[0020]在一个实施例中，第二电枢板绕其安置的毂与第一电枢板绕其安置的毂是相同的毂。在该实施例中，第二电枢板包括朝向滚子保持架突伸的多个柄脚。每个柄脚与滚子保持架中的一个槽接合使得第二电枢板被配置成与滚子保持架一起相对于离合器壳体旋转。
[0021]优选地，第一驱动线圈组件和反向驱动线圈组件均被安装到差速器壳体上的盖，而且反向驱动线圈组件处在第一驱动线圈组件径向向内的位置。
[0022]根据附图所示较佳实施例的下面的详细描述，本发明的前述和其它特征以及本发明的优点将变得更加明显。如将认识到的，本发明能够在各个方面进行修改，所有这些都不背离本发明。因此，附图和说明书应被视为说明性的，而非限制性的。
【附图说明】
[0023]为了阐明本发明的目的，附图示出了本发明目前首选的形式。然而，应该理解的是，本发明并不限于附图中所示的精确的布置和机构。
[0024]图1是结合本发明的车辆中的一个传动系统实施例的示意图。
[0025]图2根据本发明的双向超速离合器的一个实施例的透视图。
[0026]图3是图2的双向超速离合器沿着图2中的线