专利名称：用于轴间差速器的润滑泵的制作方法
技术领域：
本申请是在2001年1月18日提交的申请号为09/761,724并要求其优先权的待批准的美国申请的一部分。
本发明广泛地说是涉及轴间差速器总成，更确切地说，是涉及用于轴间差速器总成的专用润滑泵。
机动车辆，有时，在不同驱动轴的轮胎之间附着力不相等的状态下被驱动。在任何轮胎的附着力都低于需要的足够的附着力的状态时，高速的轴间差速器的状态可能出现。这种高速差速器状态由于缺少润滑可能对临界的差速器总成部件造成潜在的严重的损坏，例如差速器总成的轴承表面以及滚动接触表面。在这样的驱动轴中一般在分动箱或轴的壳体中有供给润滑剂的装置以保持位于润滑剂液面之上的进和出轴颈以及轴间差速器的润滑剂正压力，以防止在高速差速器状态下差速器齿轮部件的损坏。然而，当车辆在行驶时，差速器总成的通用润滑泵被连续驱动，虽然润滑供给只在差速器传动相对高速的偶然的状态下才需要，如本领域技术人员所知道的那样。不考虑轴间差速器的轴颈和其他部件所需要的润滑量，连续驱动的润滑泵会影响和消耗发动机功率，这样造成车辆动力传动系的附加损失并增加燃油消耗。
因为差速器可能沿两个转动方向中的任何一个方向转动，润滑泵必须是能双向转动的。换句话说，泵必须不管相应的转动的方向，向相同的方向输出润滑剂。某些传统的泵有一个放置在泵的内和外转动部件(例如转子和泵轮(impeller))周围的包括弧形槽的偏心环，环相对外转动部件的转动改变转动部件的偏心率。其它传统的泵包括放置于内和外传动部件的一端的开口盘。开口盘类似地有一个弧形槽，并且能相对内和外传动部件转动。盘的转动保持传动部件的偏心率(不变)，但交换泵的输入口和输出口。然而，这些传统的泵是不利的。第一，换向环或开口盘的使用导致泵变大并危及泵的偏移。第二，换向环或开口盘的使用要求泵的入口和出口是对称的，这降低了泵的效率。
本发明在此认识到了对把上面发现的缺陷减到最小和/或消除的用于轴间差速器总成的润滑泵的需求。
按照本发明的优选实施例，轴间差速器总成具有彼此同轴地排列的输入轴和输出轴、差速器齿轮系和专用的润滑泵，它布置在输入轴和输出轴之间。润滑泵只用于润滑轴颈，以及轴间差速器的齿轮系，而且只在需要时，也就是说，只有在输入轴和输出轴间差速器传动时，泵才产生润滑剂流，并且流量与速度差成比例。
按照本发明的优选的实施例，泵是常压型(gerotor type)，差速器是锥齿轮型。然而，其它形式的泵，例如齿轮泵或叶片式泵，也在本发明的范围之内，以及其它形式的差速器，例如直齿圆柱齿轮型。润滑泵有被输入轴驱动的转子，和连接于被传动地连接于输出轴的侧齿轮的壳体。作为选择，泵壳体被直接连接于输出轴。壳体确定第一和第二口，并且在径向的外表面形成一个弧形槽。销子从侧齿轮沿径向向内伸出并插入槽中。槽与销子配合使整个泵转动，并且从而能使泵双向转动。对应于输出轴相对于输入轴在第一个方向的转动，第一口处于输入位置而第二口处于输出位置。对应于输出轴相对于输入轴在第二个方向的转动，第一口处于输出位置而第二口处于输入位置。由润滑泵产生的油流通过与在输入和输出轴内的通道连接的总油道(gallery)被供给轴颈、轴间差速器的齿轮系，输入和输出轴内的通道把润滑剂供给这两个轴的轴颈并供给轴间差速器总成。
因此，按照本发明的轴间差速器总成包括专用的润滑泵，润滑泵被紧凑地安装在输入和输出轴之间，只有在需要时润滑泵才润滑差速器总成部件，这样能达到较好的效率和较低的燃油消耗。
参看
图1，示出安装在一般标注为2的双轴功率分配器的壳体4中的本发明的轴间差速器总成10。壳体4通常在其中保持润滑剂，例如润滑油的供给。
被详细地示出在图2中的按照本发明的第一个实施例的轴间差速器总成10，包括能转动地支承在一般标注为16的轴承组件内的输入轴14、传动地连接于输入轴14的并在其上能转动地安装有多个小齿轮34的差速器十字轴32、与小齿轮34啮合的第一侧齿轮20和第二侧齿轮44，以及安装在输入轴14和输出轴30之间，并且在输入轴14和输出轴30之间的差速器传动时只用于润滑轴间差速器总成10的润滑部件的专用润滑泵50。
输入轴14被能转动地支承在一般被标注为16的轴承组件中，并且有一个固定于其上的叉架18，叉架18适合于接收来自车辆动力传动系统(未画出)的转矩。差速器十字轴32可以用任何合适的方式，最好通过花键36，与输入轴14传动地啮合。这样，输入转矩直接传输到差速器十字轴32。在大多数使用情况下，小齿轮34的数量是四个，但是这个数量可以低到两个和高于四个，不过大多数的实际使用不会多于六个小齿轮。
第一侧齿轮20被支承在一般标注为22的笫二轴承组件上，并且有一个支承在其中的输入轴14的减小直径的导向部分24。第一侧齿轮20有与轴套部分28形成一体的法兰部分26。法兰部分26有许多在其上形成的与小齿轮34啮合的侧齿轮齿27。第一侧齿轮20的轴套部分28与输出轴30传动地连接。输出轴30的外侧末端适合于连接于机动车的后驱动轴(未画出)。
第二侧齿轮44通过在其上自由转动的滑动轴承或衬套48能转动地安装在输入轴14上。应该意识到，任何其它合适的轴承形式，例如滚针轴承，也是能使用的。第二侧齿轮44有许多与小齿轮34啮合的齿轮齿46。
润滑泵50，按照本发明的第一个实施例，被安装在轴间差速器10的输入轴14和输出轴30之间第一侧齿轮20的轴套部分28之内。在优选的实施例中，润滑泵50是常压油泵(gerotor pump)。
双向转动单方向流动的常压油泵50，在现有技术中广为所知，并且被详细地画在图3中，包括具有许多外齿的转子52、和有许多与转子52的外齿啮合的内齿的泵轮54、以及安装转子52和泵轮54的泵体56。转子52相对泵轮54偏心安装，并且通过转子轴58传动地连接于输入轴14，如图2所示。通常，转子52的齿数少于泵轮54，转子52的驱动也引起泵轮54的驱动。根据本发明的一个方面，泵体56通过插入在泵体56上形成的弧形槽65中的销子64在其轴套部分28中被固定于侧齿轮20。在泵体上形成进油口60和出油口62。转子52相对于泵轮54的转动在泵50内形成一系列容积变化的小室，导致产生液体压力，并且对应于转子52与泵轮54的相对转动泵送出润滑剂，这也对应着输入轴14和第一侧齿轮20之间的差速器转动。显而易见，由润滑泵产生的润滑剂的体积流量与输入和输出轴的差速器转动速度成正比变化。
泵体56被装在第一侧齿轮20的轴套部分28之内，并且通过在泵体56的外圆周表面形成的弧形槽65中的销子64按照角度定位。槽65在泵体56的外圆周表面延伸约180°角度。因此，泵体56能依转子52相对于第一侧齿轮20的相对转动方向相对于第一侧齿轮转动180°。这样，泵体56相对第一侧齿轮20交换进油口60和出油口62的位置，以便形成双向的泵送功能。这样，口60和62的交换使得泵50能不管转子52的转动方向而使润滑剂单向流动。
再参看图2和图3，润滑剂在压力下通过包括在输入轴14内形成的通道70的液体通道的总油道从润滑泵50的出油口流出(图3中的第二口62)，以便经过多个横向通道，例如润滑滑动轴承48的横向通道72，润滑轴间差速器10的部件。另外，轴间差速器10可以有辅助的润滑剂输送方式，例如飞溅转移(splash diversion)和输送油道(未画出)。
通过在第一侧齿轮20的轴套部分28中的在两个密封圈80之间的进油通道78，泵50的进油口60与差速器支座75中的进油通道76连通。可选择地，如图3的下部所示，一对环状唇形的密封件80′可以用于密封进油通道76。进油通道76也流体地连接于设置双轴功率分配器2的壳体4中的润滑剂供给源，并且可以装备油止回阀(未画出)或高架油箱(未画出)以辅助泵起动注油。
应该意识到，任何其他合适的类型的双向转动单向流动的液压泵，例如齿轮泵，叶片泵或摆销(wobble pin)型的泵，在现有技术中广为所知，都在本发明的范围之内。
图4示出按照本发明的第一个实施例的用于轴间差速器总成10的可双向转动的常压润滑泵的可选的实施例。输入轴14的内侧末端15能转动地支承于第一侧齿轮20的轴套部分28上。专用润滑泵150，最好是传统的双向转动单向流动型的常压泵，挨着输入轴14的内侧末端15被安装在第一侧齿轮20的轴套部分28之内。润滑常压泵150包括转子152、泵轮154、具有第一口160和第二口162的配流盘157。转子152通过转子轴158传动连接于输入轴14。在管状的转子轴158中形成出油通道163。
润滑剂在压力下从润滑泵150的出油口162通过在输出轴14中钻出的通道170流出，以便经由多个横向通道件，例如横向通道72润滑轴间差速器10的部件。
配流盘157通过在配流盘157的外圆周表面形成的弧形槽165中的销164按照角度定位。槽165围绕配流盘157的外圆周表面延伸大约180°。因此，配流盘157能按照泵转子152相对于第一侧齿轮20转动的相对方向相对第一侧齿轮20转动180°。这样，配流盘157相对第一侧齿轮20交换进油口160和出油口162，以便形成双向可逆的泵功能。这样，口160和162的交换使得泵150不管转子152的转动方向产生润滑剂的单向流动。
通过在第一侧齿轮20的轴套部分28中的在两个密封圈80之间的进油通道78，泵150的进油口160与差速器支座75中的进油通道76连通。可选择地，如图4的下部所示，一对环状唇形的密封件80′可以用于密封进油通道76。应该意识到，密封进油通道76的任何其他合适的密封装置都在本发明的范围之内。进油通道76也流体地连接于设置双轴功率分配器2壳体4中的润滑剂供给源，并且可以装备油止回阀(未画出)或高架油箱以辅助泵起动注油。
按照本发明的第二个实施例，在图5中示出，输入轴214的内侧末端215能转动地支承在输出轴230的管状内侧末端231中。专用的润滑泵250，最好是传统的可逆单向常压型，挨着输入轴214的内侧末端215被安装在输出轴230的管状末端231内。常压润滑泵250包括转子252、泵轮254、以及具有进油口260的配流盘257。转子252通过转子轴258被传动地连接于输入轴214。出油口262作为通道形成在管状转子轴258之内。
润滑剂在压力下通过在输出轴214内钻出的通道270从润滑泵250的出油口262流出，以便经由多个横向通道部件，例如横向通道272，润滑轴间差速器10的部件。
通过在输出轴230的管状内侧末端231中的在密封圈280之间的横向进油通道278，泵250的进油口260与设在差速器支架275中的进油通道276流体相连通。可选择地，如图5的下部所示，一对环状唇形的密封件280′可以用于密封进油通道276。应该意识到，用于密封进油通道276的任何其他合适的密封装置也在本发明的范围之内。进油通道276也流体地连接于双轴功率分配器2的壳体4中的润滑剂供给源，并且可以装备止回阀(未画出)或高架油箱以辅助泵起动注油。
现在参看图6-8，对按照本发明一个方面的润滑泵350的另外一个实施例给予说明。在输入轴14和输出轴30之间差速器传动时，泵350用于润滑轴间差速器总成10的部件。泵350可以包括常压泵并可具有转子352、泵轮354、盖板355、把盖板355偏压向转子352和泵轮354的方向的装置，例如弹簧357，弹性挡圈359、片状弹簧(leaf spring)361和泵体356或壳体。
转子352和泵轮354用于在泵350中产生流体压力，以便把润滑剂输送到轴间差速器10的轴承表面。转子352和泵轮354是传统的现有技术。转子具有许多沿径向向外伸出的齿(未画出)，而泵轮354具有许多与转子352的齿啮合的沿径向向内伸出的齿(未画出)。作为传统的常压泵，转子352的齿比泵轮354少，并且转子352可相对泵轮354偏心地安装。转子352通过转子轴358传动地连接于输入轴14。相对于泵轮354的转子352的相对转动-对应于输入轴14和输出轴30的相对转动-在泵350的内部形成一系列的容积变化的小室，导致建立流体压力和泵送润滑剂。由泵350产生的体积流量与输入轴和输出轴14，30的差速转动速度成正比变化。
盖板355用于支承和定位泵350的其它部件，并选择地使润滑剂在泵350中通过。盖板355被安装在转子轴358的轴向末端附近。盖板355是环形的，有第一直径的部分363和更靠近转子352和泵轮354的增大的第二直径的部分367。各部分363、367确定他们之间的肩369。
弹簧357把盖板355偏压向转子352和泵轮354的方向。弹簧357是传统形式并且可能是波形弹簧。弹簧357被安装在盖板355上在弹性挡圈359和肩369之间。当泵350中压力增加时，压力克服弹簧357的偏压力，使板355移向离开转子352和泵轮354的方向，并且使润滑剂通过。
弹性挡圈359用于保持泵350中其他部件的轴向位置。弹性挡圈359是传统形式，并且伸入泵体356内的径向向外延伸的槽371中。
片状弹簧361提供泵轮和泵体356之间的转矩，以保证根据输入轴14和输出轴30之间差速器转动方向的变化使泵体356反向。弹簧361安装在泵轮354和泵体356之间。当泵350工作时，弹簧361由于泵轮354和弹簧361之间的流体动力学的作用被顶起脱离与泵轮354的接触。当泵350停止工作或反向时，流体动力学的作用消失，弹簧361压紧泵轮354，来提供必须的摩擦力以便保证泵体356反转。
泵体356用于容纳泵350的部件，确定用于输送润滑剂的管道以及，按照本发明，能够使泵350反转。泵体356一般是圆形的，其外径尺寸相对于由侧齿轮20的轴套部分28确定的内径来确定。可以理解，侧齿轮20可以连接于输出轴30或如图5所示的那样与输出轴30做成一体。泵体356确定沿直径彼此完全相对的第一和第二口360、362。如图8所示，口360通过侧齿轮20的轴套部分28中的横向通道78与设在差速器支座75中的进油通道76流体地接通。然而如下面所说明的，泵体356可以在轴套28部分内转动，使得口362通过横向通道78与进油通道76流体地相接通。
按照本发明，泵体356还在泵体356的径向外表面形成弧形槽365。在所示实施例中，槽365位于泵体365纵向的一端。然而应当理解，槽365可以位于沿着泵体长度的任何地方(例如，如图3所示)。槽365沿角度跨度大约为一百八十度(180°)延伸。槽365构成为容纳从侧齿轮20的轴套部分28径向向内延伸的销子364。
参看图9和10，槽365和销子364配合使得泵体356能根据输出轴30和输入轴14的相对转动方向相对于侧齿轮20转动180°，并从而使泵350具有反转特性。如图9所示，如果输出轴30和输入轴14之间有向第一方向的相对转动，泵体356沿逆时针方向转动一直到槽365的第一端接触销子364为止。在这个位置，口360处于进油位置，通过它润滑剂进入泵体356，口362处于出油位置，通过它泵体356有润滑。参看图10，如果输出轴30和输入轴14之间有向第二个方向的相对转动，泵体356沿顺时针方向转动一直到槽365的第二端接触销子364为止。在这个位置，口360处于出油口位置，而口362处于进油口位置。这样，泵体356和口360、362使泵350能不管转子352的转动方向保持润滑剂单向流动。
安装有按照本发明的泵350的轴间差速器10相对于传统装置呈现多个优点。第一，泵350不需要分离的换向环或配流盘。结果是，泵350可以被制造的更为紧凑，这一点在泵350的安装空间受到限制时是重要的。第二，口360、362可以如在图9和10中所示那样是不对称的。在安装有换向环或配流盘的传统装置中，泵的口必须是关于泵的纵向轴线对称的。特别是，换向环改变泵的偏心率，但不改变口的位置。配流盘保持泵的偏心率不变，但改变口的位置。不论发生哪一种情况，口必须做成对称的以便在相反方向控制液流，并且在常压泵关闭的啮合侧的口的末端必须与泵的打开的啮合侧的口的末端具有相同的间距，以便在泵换向时防止内部泄漏。然而增加泵在关闭的啮合侧的间距以符合泵在打开的啮合侧的间距，导致中断(trapping)并因此降低泵的效率和限制工作压力。在本发明中，整个泵350转动-包括口360、362。结果是，口可以是不对称的，在关闭的啮合侧的口的末端之间的间距显著小于泵的打开的啮合侧的口的末端之间的间距。
因此，按照本发明的包含有专用润滑泵的轴间差速器总成的新颖的装置为只在需要时润滑轴间差速器的部件提供紧凑的、效的和低成本的解决方案。本轴间差速器总成的装置显著地减少与驱动润滑泵有关的派的损失。
本发明的优选实施例的上述说明是为了按照专利法规规定的说明。它不是详尽的或想把发明限定到所公开的精确形式。根据以上的说明显而易见的改型和变化都是可能的。选择以上所公开的实施例是为了更好地说明本发明的原理，其实际应用使在该技术领域普通技术人员能像适合于所期待的具体应用一样更好地在各种实施例中或用各种改型使用本发明，只要这里所说明的原理被遵守。因此，在上述发明中可以做出不脱离本发明目的和范围的改变。还要用从属权利要求确定本发明的范围。
权利要求
1.一种轴间差速器总成，包括安装在纵向轴线附近的输入轴；安装在上述纵向轴线附近的输出轴；至少部分地安装在上述输出轴上以便与其一起转动的侧齿轮；安装在上述纵向轴线附近的在上述输入和输出轴之间的泵，上述泵包括一个泵体，上述泵体确定第一口和第二口，还确定在径向外表面上的弧形槽；以及从上述侧齿轮沿径向向内延伸并插入上述槽中的销子；其中对应上述输出轴相对于上述输入轴在第一方向的转动，上述第一口位于进油位置，而上述第二口位于出油位置；对应上述输出轴相对于上述输入轴在第二个方向的转动，上述第一口位于出油位置，而上述第二口位于进油位置。
2.按照权利要求1所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的泵包括常压泵。
3.按照权利要求1所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的泵被安装在上述侧齿轮的轴套部分中。
4.按照权利要求1所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的第一口在直径上与上述的第二口相对。
5.按照权利要求1所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的弧形槽跨度约为一百八十度。
6.按照权利要求1所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的弧形槽位于上述壳体的一端。
7.按照权利要求1所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的第一和第二口是不对称的。
8.一种轴间差速器总成，包括安装在纵向轴线附近的输入轴；安装在上述纵向轴线附近的输出轴；至少部分地安装在上述输出轴附近以便与其一起转动的侧齿轮；安装在上述纵向轴线附近的在上述输入和输出轴之间的常压泵，上述的泵包括泵体，并且该泵体确定第一口和第二口，还确定在径向外表面的弧形槽；安装在上述泵体内的转子；以及安装在上述转子周围的泵轮；以及从上述侧齿轮沿径向向内延伸并插入上述槽中的销子；其中对应上述输出轴相对于上述输入轴在第一个方向的转动，上述第一口位于进油位置，而上述第二口位于出油位置；对应上述输出轴相对于上述输入轴在第二个方向的转动，上述第一口位于出油位置，而上述第二口位于进油位置。
9.按照权利要求8所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的泵被安装在上述侧齿轮的轴套部分中。
10.按照权利要求8所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的第一口在直径上与上述的第二口相对。
11.按照权利要求8所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的弧形槽跨度约为一百八十度。
12.按照权利要求8所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的弧形槽位于上述壳体的一端。
13.按照权利要求8所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的第一和第二口是不对称的。
14.按照权利要求8所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的常压泵还包括安装在上述泵体和上述泵轮之间的片状弹簧。
15.按照权利要求8所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的常压泵还包括安转在上述转子和上述泵轮的轴向一端的盖；以及把上述盖偏压向上述转子和上述泵轮的方向的装置。
16.一种轴间差速器总成，包括安装在纵向轴线附近的输入轴；安装在上述纵向轴线附近的输出轴；至少部分地安装在上述输出轴附近以便与其一起转动的侧齿轮；安装在上述纵向轴线附近的在上述输入和输出轴之间的泵，上述的泵有一个泵体，上述泵体确定第一口和第二口，还确定在径向外表面上的弧形槽；上述弧形槽位于上述壳体的以端并跨度约一百八十度；以及从上述侧齿轮沿径向向内延伸并插入上述的槽中的销子；其中对应上述输出轴相对于上述输入轴在第一个方向的转动，上述第一口位于进油位置，而上述第二口位于出油位置；对应上述输出轴相对于上述输入轴在第二个方向的转动，上述第一口位于出油位置，而上述第二口位于进油位置。
17.按照权利要求16所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的泵包括常压泵。
18.按照权利要求16所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的泵被安装在上述侧齿轮的轴套部分中。
19.按照权利要求16所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的第一口在直径上与上述的第二口相对。
20.按照权利要求16所述的轴间差速器总成，其特征在于，上述的第一和第二口是不对称的。
全文摘要
提供一种具有润滑泵的轴间差速器总成。泵被安装在差速器输入和输出轴之间、在由与输出轴连接或成一体的侧齿轮确定的孔内。泵有壳体，壳体有第一和第二口以及在径向外表面的弧形槽。销子从侧齿轮沿径向向内延伸并插入槽内。槽和销子配合使整个泵能相对侧齿轮转动，并因此改变两个口的位置。这样，该总成提供只在差速器输入和输出轴之间有相对转动时供给润滑剂的双向转动的泵。
文档编号F16H57/04GK1470781SQ0314834
公开日2004年1月28日 申请日期2003年6月30日 优先权日2002年7月1日
发明者爱德华·H·格维斯三世, 戴尔·李·克瓦希涅夫斯基, 詹姆斯·F·齐希, 劳伦斯·保罗·韦格尔, F 齐希, 保罗 韦格尔, 李 克瓦希涅夫斯基, 爱德华 H 格维斯三世 申请人:达纳公司