专利名称：全锁定转矩比例差动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括锁定装置的螺旋小齿轮类型的转矩比例差动器，它既可自动操纵又可由车辆驾驶员操纵。
本发明的技术背景螺旋齿轮类型的转矩比例差动器在现有技术中是众所周知的，如授予Myers的第3,706,239号、授予Dissett的第4,625,585、4,365,524、4,625,585、4,677,876和4,751,853号的早期专利也在其中。通过多年使用这种类型的差动器后发现，需要一种锁定装置，它既能自动操纵又能由车辆驾驶员操纵，以便(例如)在传动轮之一发生回形滑行(spin-out)时，使若干被驱动的车轴完全互相锁定。这可通过将一侧齿轮锁定在车身上、或将一车轴锁定在车身上实现(如通常由人工锁定系统完成)。
还知道在联轴器技术中提供螺旋形单向离合器，它包括座圈和滚柱，它们被安装在一对同中心间隔的环形联接件之间的环形空间里。授予Kerr的第4,341,294和5,638,931号专利介绍了这种联接离合器的例子。
本发明进一步提供一种改进的全锁定转矩响应差动器，它通过自动地或操作者、在完全锁定和脱离状态之间工作。
本发明的简要说明因此，本发明的主要目的是提供一种完全锁定的转矩响应差动器，它包括可自动地或人工地操纵的联接器，以便使一给定的侧齿轮相对差动器的转动壳体锁定和脱离。
按照本发明的更具体的目的，环形联接器被同中心地安装在一给定的第一侧齿轮的管状的轴向延伸的毂部分和载体的孔的圆柱形壁部分之间，而一个侧齿轮可转动地安装在该孔里。不转动的操纵块安装在差动器壳体里，载体在该壳体里转动，以便操纵联接器在锁定啮合状态和放开脱离状态之间转换。操纵块包括一触发销，它可相对载体在第一和第二位置之间轴向移动，以便与联接器脱离和啮合。弹簧装置偏压触发销，使其朝向第一位置，由此联接器通常处于脱离状态。
按照本发明的较佳实施例，联接器包括一径向断开的环形内侧件，它通常被径向向内偏压，趋向与一侧齿轮的毂部分的外表面摩擦啮合的啮合状态。在这种情况下，通常沿着使触发销的端部插入一由内侧联接件和外侧联接件的相邻表面之间形成的销座的方向轴向偏压触发销，从而防止联接件之间的相对角位移。而圆柱滚柱处于放松状态，于是内侧联接件在相关的侧齿轮上自由转动。当触发销沿着触发销离开销座的方向轴向移动时，联接件略微相对角位移，从而使圆柱滚柱沿相关的斜面上升，由此使有槽口的内侧联接件被径向向内压缩，进入与相关的侧齿轮锁定啮合状态，使侧齿轮与载体锁定。按照本发明的第二实施例，外侧联接件被断开，并被弹性地径向向外偏压，与形成于载体的孔的壁摩擦啮合。如前所述，触发销被轴向偏压进入在联接件之间的销座，从而防止联接件的从放开位置到锁定位置的相对角位移。
附图的简要说明本发明的其它目的和优点通过下面的说明书的说明和附图可以看得更加清楚。
图1是本发明的完全锁定的转矩比例差动器的、用螺线管操作的第一实施例的纵向剖视图，它是沿图3中的1-1线剖视的；图2是沿图1中的2-2线的剖视图；图3和4分别是壳体盖子部分的俯视图和纵向剖视图；图5是图1中的载体端部的右视图；图6和6A分别是图1中的联接件在脱离状态时的剖视图和细节图；图7和7A分别是图1中的联接件在啮合状态时的剖视图和细节图；图8是图1中的触发环的前视图；图9是沿图8中的9-9线的剖视图；图10和11分别是触发环操纵的叉形件的前视图和立体图；图12是沿图10中的12-12线的剖视图；图13和13A分别是图1中的叉形件操纵轴的侧视图和细节图；图14和15分别是图1中的操纵块的俯视图和左视图；图16是沿图14中的16-16线的剖视图；图17是图1中的固定夹的平面图18是沿图17中的18-18线的剖视图；图19是图1中的轴密封装置的剖视图；图20是图1中的位置传感开关的立体图；图21是本发明的全锁定转矩比例差动器的第二实施例的纵向剖视图；图22-25分别是用来操纵图1和21中的联接件的气动、电动、液压和缆绳装置的示意图；以及图26和27分别是图6和7中的联接件的第二实施例的示意图，其中，联接件分别处于啮合和脱离状态。
详细介绍首先参看图1-5，本发明的转矩响应差动器2包括一大致圆柱形载体4，它由在差动器壳体8里的轴承6可转动地支承，以便环绕着转动轴线10转动。如现有技术中已经知道的，载体4是可组合的，并包括螺纹连接或焊接在载体本体4b上的一盖子部分4a。载体由主动小齿轮12和螺纹连接在载体本体的凸缘部分上的环形齿轮14可转动地驱动。可转动地支承在载体4相对两端上的是一对对齐的环形侧齿轮16和18。如现有技术中已经知道的，侧齿轮16和18具有螺旋齿，它们分别与螺旋齿轮20和22上的对应螺旋齿啮合。螺旋齿轮20和22被纵向设置，它们的邻近端互相啮合，而螺旋齿轮的远端与相关的侧齿轮16和18连接。包含螺旋齿轮20的孔的两端分别充填有塞头23。诸侧齿轮通过内侧花键分别连接在共线对齐的输出轴24和26上。
按照本发明的特征，侧齿轮18包括沿离开侧齿轮16的方向轴向延伸的毂部分18a，而载体端部4a包括一大尺寸孔30，该孔30在毂部分18a和孔30的壁表面之间形成一环形空间。安装在该环形空间里的是环形联接器34，这将在下面结合图6和7详细介绍。通过包括触发销36的操纵装置，联接器34可在相对侧齿轮18的毂部分18a的啮合和脱离状态之间操作。触发销36由环形触发件38的径向向内的臂部分承载，而环形触发件38被安装成可在盖子部分4a的阶梯部分4d上轴向移动。径向向内的臂部分38a在盖子部分4a内的径向缝槽40里延伸，如图5所示。
参看图1、3和4，差动器壳体8包括一盖子部分8a，它通过螺钉44螺接在主壳体本体8b上。焊接在壳体盖子8a上的是一操纵块48，它具有一轴衬52和一可滑动接纳操纵轴54的环形密封件53(图19)。在其右端，操纵轴54包括一缩小的端部54a，它在一腔室56里延伸，而腔室56由在圆柱形螺线管58一端里形成的一沉孔及在螺线管盖子58a里形成的一凹槽形成的。一螺旋压缩弹簧59安装在腔室56里，它与缩小的轴部分54a同中心，并向图1中的左侧推压轴54。
通过环形弹性开口固定夹55(图17和18)安装在操纵轴54另一端的缩小端部54b上的是一叉形件60，如图10-12所示。叉形件60具有第一部分60a，它具有一通孔62以接纳控制轴54的缩小端部54b。叉形件60包括一对隔开的脚部分60b和60c，它们的端部具有向内的突出部分60d和60e，突出部分60d和60e径向向内延伸进入在触发环38的外周上的圆形凹槽64里，如图8所示。固定夹55安装在凹槽57里，而凹槽57形成于操纵轴54的缩小端部54b处(图13)。
再参看图1，螺线管58包括传统的螺旋状螺线管线圈58a，线圈58通过包含双位开关68的导线66和第二导线70的一串联电路与12V电池64的相反两极电连接。与双位开关68并联的是一支路导线74，它包含一位置传感开关76的常开开关触点76a以及一指示灯78。位置传感开关76安装在操纵块48的左端突出部分48a的一对应通孔78里(图16)。这样，当螺线管58通电时，可移动的开关执行件80位于与叉形件60的中心部分60a接触的位置，这将在下面详细介绍。位置开关80是新泽西州的Control Products，Inc.或马耳他的KetekInternational制造的类型。
现在参看图6和7，联接器34包括一环形外侧件82，它通过键84被固定，从而不会相对盖子部分4a转动。同中心地布置在外侧件82里的是一弹性环形内侧件86，它径向断开，从而形成一槽口88，如图6A所示。如上面提到的Kerr的美国专利第4,341,294号和第5,638,931号所述的，在同中心的、间隔的外侧件和内侧件的相邻表面之间设置单向斜面结构85，而在相邻表面中设置若干圆柱滚柱90。弹性的、径向断开的环形内侧件86通常被弹性地、径向向内偏压，从而与相关的侧齿轮18的毂部分18a的外表面摩擦接触。当触发销36的端部插入在内外联接件的相对面之间形成的径向凹槽或销座92时(图6A)，防止弹性内侧件86相对外侧件82角位移，圆柱滚柱在各斜面85内是自由的，而侧齿轮18的毂部分18a在内侧件里自由转动。当触发销36从销座92里拔出时，内侧件86相对外侧件略微角位移，这是由于内侧件和侧齿轮的毂部分18a轻微摩擦接触的缘故。圆柱滚柱90沿相关的斜面85上升，径向向内压缩开口内侧件，与毂部分18a无滑动啮合，如图7A所示，从而将侧齿轮18和相关的轴26与载体4锁定在一起。
在此应该说明的是，由于触发环38的突出部分38a与包含在壳体盖子部分4a里的径向缝槽40的壁之间的互相配合，触发销36总是保持直接对着销座92。
操作在操作时，假定差动器在图1所示的正常操作状态，其中，车辆的传动轴13通过主动小齿轮12、环形齿轮14、载体4、成对的螺旋齿轮20和22、以及通过花键连接在输出轴24和26上的侧齿轮16和18而驱动输出轴24和26。螺线管58断电，而操纵轴54、叉形件60、触发环38和触发销36向所示位置的左侧移动。由于触发销36位于图6A所示的插入位置，内侧件86相对侧齿轮18的毂部分18a处于脱离状态。这样，差动器以不受约束的方式在正常的转矩比例模式中工作。指示灯78处于断电不亮状态。
现在假定希望将侧齿轮18(从而将输出轴26)完全锁定在载体4上。操作者手工合拢开关68，使螺线管58通电，由此使铁磁体操纵轴54反抗弹簧59的偏压力向右侧移动。叉形件60和触发环38同样向右移动，使触发销36离开销座92，因此内侧件86相对外侧件82角位移，圆柱滚柱90沿它们的斜面85上升，使内侧件86被径向向内压缩，到达相对侧齿轮18的毂部分18a的锁定啮合状态，如图7A所示。这样，侧齿轮18锁定在载体4上，并将由传动轴13和主动小齿轮12同步驱动。当操纵轴54向右移动使触发销完全脱离销座92时，位置传感开关76由叉形件中心部分60a操纵而合拢开关触点76a，从而使指示灯78通电发光。
为了重新开始正常工作，断开开关68，操纵轴54由于弹簧59而向左移动，触发销36进入销座92，使内侧件86角位移至图6A所示的脱离位置。由于操纵轴向左移动，开关76断开，指示灯78断电。
如果需要，螺线管操纵开关68可自动工作，例如，通过自动开关操纵装置92，它能响应由与输出轴24和26相关的速度发送装置产生的信号S1和S2。
现在参看图21，代替图1中的螺线管58来操纵触发销136、使其在插入位置和脱离位置之间移动的，也可以利用其它的联接器操纵装置158，诸如图22中的气动薄膜控制装置158a、图23中的电动机驱动的螺旋操纵装置158b、图24中的活塞汽缸控制装置158c、以及图25中的杠杆缆绳操纵装置158d。联接器操纵装置158也可分别通过输出轴速度传感器160和162产生的速度响应信号自动操作。在这些联接器操纵装置的每一个之中，执行机构154延伸通过密封件153，而密封件153位于壳体108的一个对应孔里。
替换的实施例如图26和27所示，联接装置可是其它的类型，其中，外侧件182被缝槽188径向剖开，而内侧件186是连续的，并通过键184固定在相关的侧齿轮118的毂部分118a的外表面上。在该实施例里，弹性外侧件182固有地被向外偏压，向着相对盖子部分104a的正常啮合状态，而触发销被偏压而与销座192啮合。在该实施例里，为了将侧齿轮118锁定在载体104上，通过操纵装置反抗偏压弹簧的力而使触发销136轴向离开销座192。外侧件182相对内侧件186角位移，因此诸圆柱滚柱190靠在它们的相关的斜面上，使开口的外侧件径向膨胀，从而与载体104摩擦锁定啮合。
虽然按照专利法的规定描述了本发明的较佳形式和实施例，但对于本技术领域的技术人员显而易见的是，在不背离上述发明构思的情况下还可以作出许多改变。
权利要求
1.一种全锁定转矩比例差动器，包括(1)一固定的中空差动器壳体；(2)一圆柱形载体，它可转动地安装在所述壳体里并环绕着一给定的轴线转动，所述载体具有诸端部，诸端部包含对齐的、与所述给定轴线在同一直线上的第一孔；(3)一对环形侧齿轮，它们分别可转动地安装在所述孔里，所述侧齿轮与一对对齐的输出轴的端部花键连接，所述输出轴分别延伸通过包含在所述壳体里的对应的开口；(4)成对的螺旋小齿轮，它们可转动地安装在所述载体里的对应的第二孔里，以便将来自所述载体的转矩分别传送给所述侧齿轮；(5)联接器，它可在脱离状态和啮合状态之间进行操作，以便将所述侧齿轮中的第一侧齿轮锁定在所述载体上；以及(6)操纵装置，安装在所述壳体外，以便分别在所述脱离状态和啮合状态之间操纵所述联接器。
2.如权利要求1所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述一个侧齿轮具有一轴向延伸的环形毂部分，所述毂部分具有一外侧圆柱形表面，该圆柱形表面与相关的载体的第一孔的壁表面配合形成一环形空间；此外所述联接器是环形的，并同中心地安装在所述毂部分外表面和所述载体第一孔壁表面之间的所述环形空间里。
3.如权利要求2所述的全锁定转矩差动器，其特征在于，所述联接器包括一对同中心的、隔开的环形联接件，以及设置在所述环形联接件之间的斜面结构，所述联接件之一包括一径向槽口，所述一个联接件是弹性的、并可相对所述一个侧齿轮的毂部分和载体孔壁表面中的相邻一个在啮合状态和脱离状态之间径向膨胀，所述联接件在啮合状态和脱离状态之间可相对角位移，在这两状态中使所述毂部分锁定在所述载体上和从所述载体上释放；此外，所述操纵装置包括一可相对所述槽口在第一位置和第二位置之间移动的触发销，以便分别在其脱离状态和啮合状态之间操作所述弹性槽口联接件。
4.如权利要求3所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述触发销沿平行于所述载体转动轴向的方向在所述第一位置和第二位置之间直线位移。
5.如权利要求4所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，还包括将所述触发销偏压向第一位置的弹簧，由此使所述联接器在正常情况下处于脱离状态。
6.如权利要求5所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述操纵装置还包括(1)一同中心安装的、用于相对所述载体轴向滑动位移的环形触发环，所述触发销由所述触发环承载，用于相对所述联接器在所述第一位置和第二位置之间轴向位移；(2)一移位件，它在所述壳体的一个孔里直线位移，所述移位件具有靠近所述触发环的端部；以及(3)使所述移位件与所述触发环可转动地连接的装置。
7.如权利要求6所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，还包括使其内安装有所述移位件的所述壳体的孔密封的密封件。
8.如权利要求7所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，还包括使所述移位件直线位移的操纵装置，以便使所述操纵件在所述第一位置和第二位置之间移位。
9.如权利要求8所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述操纵装置包括一电动螺线管。
10.如权利要求8所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述操纵装置包括一电动机驱动的螺旋装置。
11.如权利要求8所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述操纵装置包括一气动操纵的传动装置。
12.如权利要求8所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述操纵装置包括一液压操纵的传动装置。
13.如权利要求8所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述操纵装置包括一人工操纵缆绳。
14.如权利要求8所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述操纵装置包括响应输出轴的瞬间速度的自动操纵装置。
15.如权利要求8所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述一个联接件是内侧联接件，此外，所述触发环被用键固定以反抗相对所述载体的转动，由此使所述触发销对着所述槽口。
16.如权利要求15所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述触发销和所述触发环被弹簧偏压朝向所述联接器。
17.如权利要求8所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述一个联接件是外侧联接件。
18.如权利要求8所述的全锁定转矩比例差动器，其特征在于，所述操纵装置包括响应输出轴的相对转矩值的可自动操纵的装置。
全文摘要
一种全锁定转矩响应差动器包括一环形联接器,它同中心地安装在一侧齿轮的轴向延伸的毂部分和载体孔的壁表面之间,而该侧齿轮可转动地安装在该载体孔里。一可轴向位移的触发销可在差动器壳体外进行操作,载体可转动地安装在壳体里,并可在第一位置和第二位置之间移动,从而使联接器分别被放开和锁定。触发销可利用电动、液压、气动、或缆绳操作的、延伸通过包含在差动器壳体里的一密封孔的直线移位件进行自动操作或由车辆驾驶员人工操作。
文档编号B60K23/04GK1341521SQ0112498
公开日2002年3月27日 申请日期2001年8月8日 优先权日2000年8月11日
发明者P·J·瓦伦特 申请人:特拉克技术股份有限公司