用于改进的差速器锁的系统及方法
【专利摘要】一种双轮差速器系统，包括：内毂，外毂，机械连接在所述内毂和所述外毂之间的使所述内毂和所述外毂以不同角速度旋转的差速器组件。一种用户可驱动的锁定系统，配置为将所述内毂通过机械方式与所述外毂锁定。所述用户可驱动的锁定系统可包括配置为与所述内毂和所述外毂中至少一个接合的至少一个轴向平移或径向平移的锁定销。所述锁定系统可气动驱动、液压驱动或机电驱动。
【专利说明】用于改进的差速器锁的系统及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年2月18日提交的美国临时专利申请第61/940,874号的优先权，上述美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明的技术领域总体上涉及差速器轮端部和轴部，更为具体而言，涉及双轮差速器系统。
【背景技术】
[0004]具有双轮结构的轮端部常常用于连接大型车辆。这种车轮端部通常包括行星轮端齿轮减速器并且这种车轮端部可以使用配置成使两个轮毂以不同的角速度旋转的差速器。这调节了两个轮子在转向过程中所产生的距离差，从而大大提高了轮胎的寿命。
[0005]轮端部的差速器通常以一种“开放”的形式运行，然而，在某些情况下，经常要求将差速器的各种组件锁定在一起增加牵引力。在这方面，目前已知的差速器锁定机构在许多方面并不令人满意。例如，许多锁定机构要求驾驶者离开车辆的驾驶室，通过操作难以触及的螺母或者类似部件通过机械方式锁定差速器组件。
[0006]因此，本领域亟需提供改进的双轮差速器锁定机构。此外，结合附图、上述技术领域和【背景技术】的内容，根据下文的具体描述和所附权利要求书，本发明的其他需要的特征和特性将变得清楚明了。
【发明内容】
[0007]根据一种差速器锁定系统的一种实施方式，所述系统包括:内毂;外毂;机械连接于所述内毂和所述外毂之间的使所述内毂和所述外毂以不同的角速度旋转的差速器组件；用户可驱动的锁定系统，所述用户可驱动的锁定系统配置为将所述内毂通过机械方式与所述外毂锁定。所述用户可驱动的锁定系统可包括:例如，至少一个轴向平移锁定销，所述平移锁定销可由多种方式驱动，例如:机电驱动、液压驱动或气动驱动。
[0008]根据另一实施方式，一种用于双轮差速器系统的用户可驱动的锁定装置，所述双轮差速器系统具有:内毂，外毂以及在所述内毂和所述外毂之间机械连接的差速器组件。所述用户可驱动的锁定系统包括:驱动系统；以及至少一个平移锁定销，所述平移锁定销与所述驱动系统通信连接，所述至少一个平移锁定销配置为响应所述驱动系统选择性地锁定和解锁所述内毂与所述外毂。
[0009]根据一种双轮差速器锁定方法的一种实施方式，所述方法包括:在内毂和外毂之间提供差速器组件，所述差速器组件通过机械方式配置为使所述内毂和所述外毂以不同的角速度旋转；以及驱动锁定系统，从而选择性地锁定和解锁所述内毂与所述外毂，使所述内毂和所述外毂以基本相同的角速度旋转。
【附图说明】
[0010]以下将结合下述附图详述示例性实施方式，其中，以相同的附图标记指代相同的元件，其中:
[0011 ]图1是根据一种实施方式的差速器轮端锁定系统的横截面图；
[0012]图2是根据另一实施方式的差速器轮端锁定系统的横截面图；
[0013]图3是根据另一实施方式的差速器轮端锁定系统的横截面剖视图。
【具体实施方式】
[0014]总体而言，本文所述的主题涉及改进的差速器锁定系统。在一些实施方式中，锁定机构包括径向平移锁定销，而在其他实施方式中，锁定机构包括轴向平移锁定销。此外，各种实施方式可以手动机械操作(例如，通过经由轮端部易于触及的便利的固定装置)或可以通过操作者在车辆的驾驶室内驱动的模块或子系统(例如，通过机电、液压或气动锁定系统)来操作。下面的详细描述实质上仅仅是示例性地，无意限制公开的内容或其应用和使用。此外，本发明不受上述【背景技术】或下述详细说明中提及的任何理论的限制。
[0015]图1显示了根据如下实施方式的轮端部100的横截面图，该实施方式合并了下文详细描述的轴向电子驱动锁定机构。为了清楚起见，图1仅显示了轮端部的一半，可以理解为围绕其旋转轴170表现出对称性。虽然下面描述的电磁锁定机构和差速器系统可用于各种各样的轮端部，但是图1公开了一种这样的实例并且无意将本发明限定与此。轮端部100可并入各种卡车、建筑施工车辆以及通常可合并差速器轮端部和轴部的任何其他形式的运输工具。
[0016]通常，轮端部100包括:中央主轴101、内差速器箱102、外差速器箱103、内车轮毂(或简称“内毂”)104、外差速器轮毂(或简称“外毂”)105、差速器齿轮106、差速器侧齿轮107和108、差速器齿轮销109、垫片110，侧齿轮紧固件111和内轮轴承112。轮端部100还包括外车轮轴承113、轴套/轴承114和115、齿圈116、齿圈轮毂117、主轴螺母118和制动驱动器119。一般来说，如本领域已知的，部件106、107、108、109在此统称为“差速器组件”，该差速器组件与标示出的轮毂104和105机械连接(例如，通过紧固件111)，从而使内毂104和外毂105以不同的角速度旋转(通过差速器齿轮106的作用)。
[0017]继续参见图1，附图标记I表示内轮毂法兰(例如，完整法兰)，附图标记II和IV表示轮辋中心线(和相应的车轮荷载)，附图标记III表示外轮毂法兰(例如，扇形法兰)。区域A和区域B对应于一个或多个密封方案，如面密封或迷宫式密封。区域C对应于销锁定方案(例如，定位销)，区域D对应于螺栓连接结构。区域E对应于差速器与行星齿轮的连接结构(如螺栓连接结构或花键连接结构)。本领域技术人员可在图1中识别出各种不同的组件和子系统(例如:行星齿轮、侧齿轮等)，本发明的主题不限于附图中显示的具体差速器几何部件。
[0018]图1还示出了用户可驱动的锁定系统，其包括至少一个轴向平移锁定销，该轴向平移锁定销被配置为与内毂104和外毂105两者接合。就这点而言，本文所使用的“轴向”是指平行于轴170的方向或取向，“径向”是指垂直并交叉于轴170的取向。在举例说明的实施方式中，用户可驱动的锁定系统包括:机电元件120，第一锁定销122和第二锁定销123。在OFF位置(通过模块160确定)，电磁元件120在如图1所示的解锁位置。然而，在ON的位置，电磁元件130将销或一套锁定销122(直接或间接地)推进圆柱形间隙131，从而锁定内毂104(即，相对于差速器箱103) ο随着销122延伸，进一步触及并平移销123，使得销123延伸进入圆柱形间隙130，从而锁定外毂105。如图所示，当电磁元件130(通过模块160)被切换回OFF状态，则销123和122通过返回弹簧124和125返回到解锁位置，如图所示，返回弹簧124和125分别与销123和122连接。在其他实施方式中，不包括销123和弹簧125(即，只使用一套弹簧和销)。电磁元件130可以以多种方式实现。在一种实施方式中，例如，元件130包括EATON EL0CKER驱动器。同样，模块160可由能够驱动电磁元件120的硬件和软件的任何组合构成。在一种实施方式中，模块160被设置在使用轮端部100的车辆驾驶室中，从而便于轮毂104和105的解锁和锁定。
[0019]图2示出了根据另一实施方式的用于轮端部200的气动驱动系统，其中内轮毂220和外轮毂221的驱动和锁定是利用气压方式实现的，所述气压来自于例如:车辆的压缩机(未示出)或其他合适的压力源。本领域技术人员可在图2中识别出前文图1所描述的各种双轮差速器元件(或类似元件)。
[0020]在一种实施方式中，轮端部200配备有CTIS(中央轮胎充气系统)元件，并且，主轴202包括:空气通道204，其从法兰端至中间区域(如图所示，例如:轮毂220与轮毂221之间)以钻孔或其他方式而形成。两个密封元件206容纳空气208，并使空气208引导至驱动销210。气压推动销向外(沿径向方向)进入接收间隙209，从而如图所示锁定外轮毂221和内轮毂220。这样，连接至内轮毂220的差速器机构与外轮毂221旋转锁定。
[0021]在可选的实施方式中，采用液压驱动。也就是说，驱动类似于上述图2所述的气动情形，但是使用液压油代替空气。可以理解的是，重型、非公路车辆和机器设备经常使用WDB(湿式盘式制动器)，其包括自身独立运行的液压系统。相应地，单独的液压线可以与制动电路并行运行从而驱动锁定销210。
[0022]图3显示了用于轮端部300的独立的、手动接合和分离的锁定销配置，轮端部300可使两个独立旋转的轮毂320和321锁定。在本实施方式中，锁定系统包括螺母或其他外部可触及的机械部件304，内部返回弹簧303和细长销302。如图所示，销302与开口(销302在该开口中移动)具有两个不同的直径。销302的一端具有与螺母304配合的螺纹。弹簧将销延伸到差速器壳中的径向槽或孔中，从而将轮毂锁定到差速器上。多个销可用于提供合适的强度。销302螺纹端上的螺母304压紧弹簧303，并从差速器壳取出销302。
[0023]综上所述，本发明提供了用于改进的双轮差速器锁定系统的方法和装置。在一些实施方式中，锁定机构包括径向平移锁定销，而在其他实施方式中，锁定机构包括轴向平移的锁定销。本发明的实施方式可通过手动、机械方式驱动(例如，通过经由车轮端部易于触及的便捷的固定装置)或可以通过操作者在车辆驾驶室内操作的模块或子系统(例如，通过机电子系统、液压子系统或气动子系统)驱动。
[0024]尽管在前文【具体实施方式】部分已呈现了至少一个示例性的实施方式，但应当理解的是这些实施方式存在大量的变化。还应当理解，以上的一个或多个示例性的实施方式仅仅是举例说明，无意以任何形式对本发明公开的内容的范围、适用性或构造进行限定。相反，前文【具体实施方式】部分为本领域技术人员提供了用于实施以上一个或多个示例性的实施方式的便捷方法图。此外，本发明不受上述技术领域、【背景技术】或具体说明中提及或暗示的任何理论的限制。
[0025]本文所使用的术语模块是指任何硬件、软件、固件、电子控制元件、处理逻辑和/或处理器设备(单独的或任意组合)，包括但不限于:专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和存储器，所述存储器执行一个或多个软件或固件程序、组合逻辑电路和/或其他提供所述功能的合适的元件。应该理解，在不背离本发明公开内容的范围的情况下，可以对元件的功能和布置做出各种各样的改变。
【主权项】
1.一种双轮差速器系统，所述系统包括: 内毂； 外毂； 机械连接于所述内毂和所述外毂之间的使所述内毂和所述外毂以不同的角速度旋转的差速器组件； 用户可驱动的锁定系统，所述用户可驱动的锁定系统配置为通过机械方式将所述内毂与所述外毂锁定。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述用户可驱动的锁定系统包括: 至少一个轴向平移锁定销，其配置为接合所述内毂和所述外毂中的至少一个。3.如权利要求2所述的系统，其中，所述用户可驱动的锁定系统包括: 第一锁定销和第二锁定销； 所述第一锁定销配置为与所述内毂接合，所述第二锁定销配置为当所述第一锁定销碰触所述第二锁定销时与所述外毂接合。4.如权利要求3所述的系统，其中，其中所述第一锁定销和所述第二锁定销中的至少之一装有弹簧。5.如权利要求3所述的系统，其中，所述第一锁定销将所述内毂固定到所述差速器组件的外部差速器箱。6.如权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个轴向平移锁定销为机电驱动。7.如权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个轴向平移锁定销为液压驱动或气动驱动。8.如权利要求1所述的系统，其中，所述用户可驱动的锁定系统包括: 至少一个径向平移锁定销，其配置为将所述内毂固定至所述外毂。9.如权利要求8所述的系统，其中，所述至少一个径向平移锁定销为机电驱动。10.如权利要求8所述的系统，其中，所述至少一个径向平移锁定销为液压驱动或气动驱动。11.如权利要求9所述的系统，其中，所述至少一个径向平移锁定销通过与压力源气动连通的气体通道驱动。12.如权利要求1O所述的系统，其中，所述压力源为中央轮胎充气系统。13.一种双轮差速器锁定方法，所述方法包括: 在内毂和外毂之间提供差速器组件，所述差速器组件通过机械方式配置为使所述内毂和所述外毂以不同的角速度旋转；以及 驱动锁定系统以选择性地锁定和解锁所述内毂与所述外毂，使所述内毂和所述外毂以基本相同的角速度旋转。14.如权利要求12所述的方法，其中，所述锁定系统包括: 至少一个轴向或径向平移锁定销，其配置为接合所述内毂和所述外毂中的至少一个。15.如权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个轴向或径向平移锁定销为机电驱动。16.如权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个轴向或径向平移锁定销为气动驱动。17.—种用于双轮差速器系统的用户可驱动的锁定装置，所述双轮差速器系统具有内毂，外毂以及在所述内毂和所述外毂之间机械连接的差速器组件，所述用户可驱动的锁定系统包括: 驱动系统；以及 至少一个平移锁定销，所述平移锁定销与所述驱动系统具有通信连接，所述至少一个平移锁定销配置为响应所述驱动系统选择性地锁定和解锁所述内毂与所述外毂。18.如权利要求16所述的用户可驱动的锁定装置，其中，所述至少一个平移锁定销为轴向平移锁定销，所述驱动系统为机电驱动系统。19.如权利要求17所述的用户可驱动的锁定装置，其中，所述用户可驱动的锁定系统包括:第一锁定销和第二锁定销;所述第一锁定销配置为与所述内毂接合，所述第二锁定销配置为当所述第一锁定销碰触所述第二锁定销时与所述外毂接合。20.如权利要求16所述的用户可驱动的锁定装置，其中，所述至少一个平移锁定销为径向平移锁定销，所述驱动系统为气动驱动系统。21.如权利要求18所述的用户可驱动的锁定装置，其特征在于，所述气动驱动系统与中央轮胎充气系统连接。
【文档编号】F16H48/24GK106030157SQ201580009105
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月17日
【发明人】马吕斯·弗鲁姆, 丹·乌尔苏, 巴里·格罗夫斯
【申请人】艾科泰国际知识产权控股有限公司