专利名称：联接装置及为此改进的离合器润滑布置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于例如在车辆传动系中传递力矩的这一类型的联接装置，更具体地，涉及一种用于这种联接装置中的改进的离合器组件，以及为该离合器组件提供润滑的改进的布置。
背景技术：
在此使用的术语“联接装置”应该被理解为表示并包括能够从一个输入端向一个或多个输出端传递力矩的装置，其中在输入端和输出端之间设置有离合器组件，从而所传递的力矩量与离合器组件的接合程度相关。在本发明的范围内，术语“联接装置”既表示并包括齿轮型装置(例如差速器)，也表示并包括无齿轮型联接装置，尽管本领域的技术人员通过阅读和理解本说明书后可以了解，本发明可能最广泛应用于齿轮型联接装置，即，包含常规差动齿轮装置的联接装置。
尽管根据本发明的联接装置及为用于其中而改进的离合器组件可用于许多不同类型和构造的联接装置中，但是当与美国专利No.5 310 388和No.6 464 056中图示和说明的车辆差速器结合使用时尤其有利，上述两专利均已转让给本发明的受让人，并引用在此作为参考。上述结合的两项专利示出齿轮型差速器联接装置。
在所引用的专利的差速器联接装置中，设有可操作以在输入端(与齿圈相连接的壳体)和输出端(半轴之一)之间传递力矩的离合器组件，离合器组件的接合程度由活塞腔内的流体压力决定。流体压力偏压离合器活塞使其抵靠在离合器组件上。所引用专利中的差速器联接装置包括一摆线转子泵，该摆线转子泵具有一个固定成与输入端一起转动的转子和另一个固定成与输出端一起转动的转子，从而进入离合器活塞腔的加压流体的流量与输入端和输出端之间的速度差大致成比例。在此使用的术语“离合器组件”应该被理解为不仅表示并包括多摩擦盘式离合器组件，而且也表示并包括任何其它公知类型的离合器组件，例如锥形离合器等，其中(离合器)接合程度与作用在离合器活塞或等效的离合器接合结构上的流体压力大致成比例。
应理解，本发明并不限于任何具体类型的“离合器作用(clutch apply)”装置，即，在本发明的范围内，离合器组件可由除流体压力偏压活塞以外的某些装置进行加载或偏压。此外，本发明并不特别限于其中加压流体源(在使用压力偏压活塞的情况下)为“车载(on-board)”泵的联接装置。本发明也可有利地用于其中加压流体源是在差速器联接装置外部的某种类型的泵的联接装置。
本发明主要应用于以下这种差速器联接装置，即，其中离合器装置(离合器组件)包括多摩擦盘式离合器组件，离合器组件中的每隔一个盘通过某种类型的“凸耳(ear)”装置被固定而不能相对于联接装置的壳体转动。在本领域的技术人员现在普遍公知的这种装置中，每个“带凸耳的盘”均环绕盘的外周缘设置有多个半圆形凸耳(突起)，同时相邻的离合器壳上具有相应数量的凸耳容纳装置，其被容纳在由离合器壳限定的凹槽或切口部中。
更具体地，凸耳容纳装置通常包括已知为“凸耳导向件”(ear guides)的部件，其通常先通过将冷轧钢冲压成形然后进行硬化处理而形成，以便能承受从壳体经凸耳导向件传递到带凸耳的盘并最终传递至半轴的大的力矩。尽管在很多差速器装置中，使用这种凸耳导向件一般可以取得令人满意的效果，但是本领域的技术人员已经认识到其存在一个严重缺点，即需要使用单独的凸耳导向件，这对制造成本和联接装置内的空间都是不利的。
还已经发现，在上述引用的专利中所示类型的差速器联接装置中，对于离合器组件的单个摩擦盘进行适当的润滑可能会相当困难。通过研究上述引用的专利可知，在这类装置中，离合器组件往往完全被壳体和其它相关结构所包围，且在很大程度上与润滑源隔离，该润滑源通常是容纳在由差速器外壳限定的容器中的流体。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于容纳带凸耳的盘的凸耳的改进布置。
本发明的另一个目的是提供一种改进的差速器联接装置，其包括用于将润滑流体与离合器组件的单个离合器部件连通的改进布置。
本发明的一个更具体的目的是提供一种改进的差速器联接装置，其能实现上述目的，并使用某种共同的结构来同时实现上述两个目的。
本发明的上述和其它目的通过提供一种用于最终安装在包含一流体容器的外壳内的改进的联接装置而实现，该联接装置包括一个壳体并适于驱动至少一个限定一转动轴线的半轴，所述壳体限定一设置成垂直于所述转动轴线的中心轴线，并还限定一个环绕该中心轴线的齿轮室，以及限定一个离合器腔。差动齿轮装置设置于齿轮室内，其包括至少一个输入齿轮和至少一个适于驱动半轴的输出齿轮，所述壳体在齿轮室的区域内限定至少一个从壳体外部延伸至壳体内部的窗口。一离合器组件设置于离合器腔内，并且一离合器作用件可操作地与所述离合器组件相互作用，离合器组件包括固定成与该壳体一起转动的第一离合器部件和固定成与输出齿轮一起转动的第二离合器部件。第一离合器部件具有数量为N的多个凸耳，这些凸而可操作地与壳体相互作用以限制第一离合器部件相对于壳体的转动。
该改进的联接装置的特征在于，该壳体限定了数量为M的多个流体通道，所述流体通道从由壳体限定的窗口大致沿轴向延伸至离合器腔。壳体在限定离合器腔的区域内限定数量为N的多个轴向延伸的凹槽，每个凹槽中容纳数量为N的多个凸耳中的一个。数量为M的多个流体通道中的每一个都与数量为N的多个轴向延伸的凹槽中的一个处于开放的流体连通。
图1是可使用本发明的常规类型的车辆差速器联接装置的轴向截面图；图2是与图1类似的显著放大的局部轴向截面图，示出了本发明的一个方面；图3是根据本发明制成的壳体的透视图，为便于图示说明省去了离合器组件；图4是图3中所示壳体从相反方向观察的透视图，示出了本发明的另一个方面；图5是沿图2中线5-5的进一步放大的局部横截面视图，示出了本发明的又一个方面。
具体实施例方式
现在参照附图，但该附图并不旨在限制本发明，图1示出用于车辆传动系的差速器联接装置，总体用11表示，该装置为上述引用的专利中图示和说明的通用类型(因此标记为“现有技术”)，特别适于与本发明的改进的润滑布置以及改进的盘凸耳容纳装置结合使用。差速器联接装置11包括一个壳体，该壳体包含齿轮壳13，并且在图1的“现有技术”装置中，还包含一单独的离合器壳15。该壳体还包含一阀壳17，所有的壳体13、15和17通过现有技术中公知的任何适当的方式固定在一起。
仍然参照图1，齿轮壳13限定一齿轮室19，仅作为示例，可以在该齿轮室19内设置典型的差动齿轮装置。在本实施例中，包括一对相对于小齿轮轴23可转动地安装的输入小齿轮21，该小齿轮21与一对半轴齿轮25和27通过齿啮合。在本实施例中，也仅仅是作为示例，输入小齿轮21(连同壳体13和15)可被认为是联接装置11的“输入端”，而半轴齿轮25和27组成联接装置11的“输出端”。更具体地，为了以下大部分的说明，半轴齿轮27将被认为组成联接装置11的“输出端”。小齿轮21和小齿轮轴限定中心轴线“C”，其应被理解为是指齿轮室19的中心，而不是整个联接装置11的中心。
半轴齿轮25和27分别限定了成组的直线内花键25S和27S，该内花键适于容纳右半轴和左半轴(在此未示出)，由此，联接装置11通过半轴向相关的车辆驱动轮(也未示出)传递力矩。然而应清楚地理解，以上描述的结构仅仅作为示例，本发明的盘凸耳容纳装置和润滑布置也可以被用在各种其它类型的结构中。实际上，本发明的布置一般地可用于任意一种具有离合器组件的差速器联接装置，其中的离合器部件必须使用从离合器部件的外周缘沿径向延伸的某种“凸耳”或其它类似部件来保持相对于离合器壳不可转动，该凸耳被外围壳体容纳或相对于外围壳体被容纳。
仍然主要参照图1，在离合器壳15内设有总体用29表示的离合器组件，图2中更详细的示出该离合器组件，其包括多个外盘31，该外盘通过包含本发明的一个重要方面的装置与离合器壳15接合，下文将更详细地说明该装置。在图1中，具有两个单独的壳体部分13和15，而在如图2-5所示的本发明的本实施例中，具有齿轮壳部分13和离合器壳部分15，从图中(尤其是在图3和图4中)可以看出，部分13和15实际上由单一壳体部件组成，但是本发明并不限于单一壳体部件或多壳体部件中的任何一种。
除外盘31外，离合器组件29还包括多个以公知的方式与外盘31交错设置的内盘33，内盘33通过花键与联接元件35接合，但是内盘33与联接元件35的连接方式不属于本发明的范围，其可以采用任何合适的方式。联接元件35限定一组内花键35S，在本实施例中，内花键35S还与左半轴通过花键连接，这样，在本实施例中，联接元件35可被固定从而与半轴齿轮27一起转动。左半轴、半轴齿轮27和联接元件35一起限定如图1和图2所示的转动轴线“A”。
在离合器壳部分15内还设有环形壳体插件37，其与相邻的联接元件35以及离合器组件29共同限定一离合器腔39。在离合器腔39内设有可在其中轴向移动的离合器活塞41，该离合器活塞41与壳体插件37共同限定一活塞压力腔43，在图2中可更好的看到该活塞压力腔。这种装置的领域的技术人员公知的是，活塞压力腔43内流体压力的变化会导致通过离合器活塞41施加在离合器组件29上的轴向力的变化，因此将导致“偏压力矩”的变化，即，通过离合器组件从联接装置11的输入端传递到输出端的力矩的变化。本发明在偏压力矩可调的类型的联接装置中尤其有利，偏压力矩的调节通常涉及改变离合器组件29上的负荷，从而在外盘31和内盘33之间存在大量的滑移接合(slipping engagement)。
现在主要参照图3和图4，可以看出，在本实施例中，该壳体具有凸缘部分51，其从离合器壳部分15朝离合器壳部分15的左端沿径向延伸(图2仅示出凸缘部分51的一部分)。凸缘部分51限定多个螺栓孔53，其通常用于通过螺栓将输入端齿圈(图中未示出)固定在凸缘部分51上，从而可以经由齿圈将输入端驱动力矩传递至联接装置11。
再次简要地参照附图1，其中示意性的示出通常位于差速器外壳(图中未示出)内的流体F。本领域的技术人员普遍公知的是，如图1所示，齿轮壳部分13具有一窗口55。通常，齿轮型差速器联接装置需要设置窗口55，以便于在装配之前将输入小齿轮21以及半轴齿轮25和27装入齿轮壳部分13内。在图1中示意性示出流体F主要是用来说明，根据本发明的一个方面，差速器外壳内流体F的液面优选使得在联接装置11转动时窗口55通过流体F，下文将说明其原因。在图4的透视图中也可看到窗口55。优选地，并且从图2中可以最好地看出，齿轮壳部分13还具有第二窗口57，通常，第一窗口55和第二窗口57设置成沿直径彼此相对。通常，窗口55和57以中心轴线C为中心或关于中心轴线C轴向对称，但并非必须如此。
现在主要参照图2、3和5，根据本发明的一个重要方面，离合器壳部分15限定数量为N的多个凹槽61，仅作为示例，从图5中可以最好的看出，每个凹槽的横截面区域大致呈半圆状。在本实施例中，同样仅作为示例，凹槽61通过在离合器壳部分15上铣削加工而成。每个凹槽61中容纳优选与各外盘31一体形成的一个盘凸耳63，从而每个凹槽61内设置的盘凸耳63的数量与离合器组件29中的外盘31的数量相等，在本实施例中，盘凸耳63的数量为11个。在图5中，为便于说明，示出的盘凸耳63与相邻的凹槽61的表面间隔开，但本领域技术人员应理解，通常它们都会比图5所示的情况更近地配合。同时，根据本发明的一个方面，每个盘凸耳63构造成稍小于凹槽61的横截面，即，在盘凸耳63与凹槽61之间留出一流体通道65，其原因将在下文中更详细地说明。
现在主要参照图2和4，根据本发明的另一方面，齿轮壳部分15限定数目为M的多个流体通道67，每个通道都从其中一个窗口(55或57)轴向延伸，以与凹槽61中相应的一个连通(因此，也与流体通道65中相应的一个连通)。在本实施例中，仅作为示例，在每个外盘31上有10个盘凸耳63，因此，存在10个凹槽61(N＝10)，这十个凹槽在圆周方向上均匀隔开，因而盘凸耳63也均匀隔开。从图4中可最好地看出，从每个窗口延伸出两个流体通道67，因此在本实施例中，由于具有两个窗口55和57，所以一共有四个流体通道67(M＝4)，因此，有六个凹槽61没有与流体通道67相连通，而是仅作为“凸耳容纳装置”。优选地，在铣削出十个凹槽61之后，沿与图3所示相同的方向通过钻孔钻出四个流体通道67，从而钻入相应的窗口55或57。
再次参照图1，当联接装置11在外壳内静止时，或在外壳内缓慢转动时，窗口55和57以及流体通道67通过流体F，其用作壳体内的流体容器。每次流体通道67通过流体F或在流体F中停留一定的时间时，一定量的流体能够进入流体通道67并沿轴向(图2中向左)流动直到流体进入相应的凹槽61。然后，流体流过各自相邻的流体通道65，同时一定量的流体相继与各盘凸耳63接合。当流体与各盘凸耳63接合时，流体在该特定的外盘31和“前”内盘33(即，流体从齿轮壳部分13流出方向上的前面的盘)之间沿径向向内流动。因此，根据本发明，由于设置有流体通道67和流体通道65，并且流体流经盘凸耳63，在相邻的盘31和33之间产生流体流，所以流经各流体通道65的流体大大改善了离合器组件29中各盘的润滑和冷却。
从图2和图5中可以最好地看出，根据本发明的一个重要方面，在外盘31的各盘凸耳63与离合器壳部分15之间没有常规的、现有技术的凸耳导向件。从这些图中还可以看出，这里没有提供常规的、冲压成形的凸耳导向件通常需要的空间量(特别是径向上的空间)。此外，从图5中可以最好地看出，如果在盘凸耳63和凹槽61之间存在单独的凸耳导向件，则将严重削减(即阻塞)流体通道65，而流体通道65是本发明的一个非常重要方面，其有助于在相邻的每对盘31和33之间提供充足的润滑和冷却。不设置单独的、现有技术的凸耳导向件还大大简化了将离合器组件29放入离合器壳部分15的装配过程。
在发展本发明的商业实施例的过程中，通过在润滑流体中加入染料并目测观察发现，本发明的改进的盘凸耳容纳装置和润滑布置大大改善了相邻离合器盘之间获得润滑的能力。本领域的技术人员理解和知道，在滑动接合的离合器组件中，特别是如本文的图1和图2所示的其中离合器组件被离合器壳部分15包围的离合器组件中，难以提供充足的润滑。本领域的技术人员将理解，各外盘31与相邻的内盘33之间发生的任何相对转动都将用于将润滑流体分配到相邻的盘表面之间。
尽管已结合如图2至4所示的实施例对本发明进行了图示和说明，该实施例仅使用4个流体通道67供给10个凹槽61中的4个，并已证明这种结构能在润滑和冷却方面提供足够的益处，但本发明并不限于此。例如，作为一个可选实施例，可以为每个窗口55或57增加一个或两个另外的流体通道67，而增加的流体通道67不是如图2和图4中所示的沿轴向方向，而是从各窗口(55或57)以一定的角度延伸出并与下一个相邻的凹槽61连通。作为另一个选择，如果离合器组件上的负荷预期将非常大，则可以通过一流体通道(如流体通道67)供给每个凹槽61，其中该流体通道以邻近相应的窗口处为始点，从离合器壳部分15的外圆柱表面上开口，然后沿径向向内并沿轴向向图2的左端朝凹槽61延伸，在与流体通道67相同的位置与各凹槽61开放的连通。在这样的结构中，如果需要充足的润滑，则这种流体通道可以与10个凹槽61中的每一个相连。另外，也可以在联接装置11转动的垂直方向上沿圆周定向多个这种流体通道，这样流体通道将有效地“舀取”流体，从而产生一个压头以迫使润滑流体流过流体通道和凹槽61。
上文详细说明了本发明，但应当相信，本领域的技术人员通过阅读和理解本说明书能够清楚了解本发明的各种变型和修改。只要这种变型和修改处于所附权利要求书的范围之内，就应认为它们包含在本发明内。
权利要求
1.一种用于最终安装于包含流体(F)的容器的桥壳内的联接装置(11)，所述联接装置包括壳体(13，15)并适于驱动至少一个限定一转动轴线(A)的半轴，所述壳体(13，15)限定设置成与所述转动轴线(A)垂直的一中心轴线(C)，并且还限定一环绕所述中心轴线(C)的齿轮室(19)，以及还限定一离合器腔(39)；差动齿轮装置设置在所述齿轮室(19)内，并包括至少一个输入齿轮(21)和至少一个适于驱动半轴的输出齿轮(27)，所述壳体(13，15)在所述齿轮室(19)的区域内限定至少一个从所述壳体的外部延伸到所述壳体的内部的窗口(55，57)；一离合器组件(29)设置在所述离合器腔(39)内，并且一离合器作用件(41)可操作地与所述离合器组件(29)相互作用，所述离合器组件包括固定成与所述壳体(13，15)一起转动的第一离合器部件(31)和固定成与所述输出齿轮(27)一起转动的第二离合器部件(33)；所述第一离合器部件(31)具有数量为N的多个凸耳(63)，这些凸耳可操作地与所述壳体相互作用以限制所述第一离合器部件(31)相对于所述壳体的转动；其特征在于(a)所述壳体(13，15)限定数量为M的多个流体通道(67)，所述流体通道从由所述壳体(13，15)限定的所述窗口(55，57)大致沿轴向延伸至所述离合器腔(39)；(b)所述壳体(13，15)在限定所述离合器腔(39)的区域内限定数量为N的多个轴向延伸的凹槽(61)，每个凹槽中容纳所述数量为N的多个凸耳(63)中的一个；以及(c)所述数量为M的多个流体通道(67)中的每一个都与所述数量为N的多个轴向延伸的凹槽(61)中的一个处于开放的流体连通。
2.根据权利要求1所述的联接装置(11)，其特征在于，容纳在所述桥壳内的所述流体(F)的容器相对于所述联接装置(11)设置成，当所述联接装置在所述桥壳内并相对于所述桥壳转动时，所述窗口(55，57)通过所述流体(F)。
3.根据权利要求2所述的联接装置(11)，其特征在于，所述窗口包括两个沿直径彼此相对的单独的窗口(55，57)，所述壳体(13，15)限定从每个所述窗口(55，57)轴向延伸至所述离合器腔(39)的数量为M/2的多个流体通道(67)。
4.根据权利要求1所述的联接装置(11)，其特征在于，所述差动齿轮装置包括设置成与所述中心轴线(C)共轴的小齿轮轴(23)，以及围绕所述小齿轮轴(23)可旋转地设置并与所述输出齿轮(27)通过齿啮合的一对输入小齿轮(21)。
5.根据权利要求1所述的联接装置(11)，其特征在于，所述离合器组件(29)包括数量为X的多个所述第一离合器部件(31)，每个第一离合器部件(31)均具有设置在所述数量为N的多个轴向延伸的凹槽(61)中的数量为N的多个所述凸耳(63)，所述离合器组件还包括与所述多个第一离合器部件(31)交错设置的多个所述第二离合器部件(33)。
6.根据权利要求5所述的联接装置(11)，其特征在于，用于所述离合器组件(29)的润滑流体源实质上仅包括位于所述窗口(55，57)内的流体(F)，当所述联接装置(11)转动通过所述流体时，位于所述窗口内的所述流体(F)流过所述数量为M的多个流体通道(67)，然后流过所述多个轴向延伸的凹槽(61)中的相应凹槽，从而与设置在每个轴向延伸的凹槽(61)中的所述数量为X的多个凸耳(63)中的每一个相接合。
7.一种用于最终安装于包含流体(F)的容器的壳体内的联接装置(11)，所述联接装置包括壳体(13，15)并适于驱动至少一个限定一转动轴线(A)的轴，所述壳体(13，15)限定设置成与所述转动轴线(A)垂直的一中心轴线(C)，还限定一离合器腔(39)；所述壳体(13，15)在与所述离合器腔(39)相邻的区域内限定至少一个从所述壳体的外部延伸到所述壳体的内部的窗口(55，57)；一离合器组件(29)设置在所述离合器腔(39)内，并且一离合器作用件(41)可操作地与所述离合器组件(29)相互作用，所述离合器组件包括固定成与所述壳体(13，15)一起转动的第一离合器部件(31)和固定成与一输出件(27)一起转动的第二离合器部件(33)；所述第一离合器部件(31)具有数量为N的多个凸耳(63)，这些凸耳可操作地与所述壳体相互作用以限制所述第一离合器部件(31)相对于所述壳体的转动；其特征在于(a)所述壳体(13，15)限定数量为M的多个流体通道(67)，所述流体通道从由所述壳体(13，15)限定的所述窗口(55，57)大致沿轴向延伸至所述离合器腔(39)；(b)所述壳体(13，15)在限定所述离合器腔(39)的区域内限定数量为N的多个轴向延伸的凹槽(61)，每个凹槽中容纳所述数量为N的多个凸耳(63)中的一个；以及(c)所述数量为M的多个流体通道(67)中的每一个都与所述数量为N的多个轴向延伸的凹槽(61)中的一个处于开放的流体连通。
全文摘要
本发明涉及联接装置及为此改进的离合器润滑布置。联接装置(11)包括壳体(13，15)，该壳体限定一离合器腔(39)和至少一个在该离合器腔附近穿过该壳体的窗口(55，57)。离合器组件(29)设置在离合器腔内并包括第一离合器盘(31)，第一离合器盘具有凸耳(63)以限制其相对于壳体的转动。该壳体限定多个从窗口沿轴向延伸至离合器腔的流体通道(67)，还限定多个轴向凹槽(61)，每个凹槽中容纳各盘的凸耳中的一个。每个流体通道(67)与轴向凹槽(61)中的一个流体连通，并在窗口通过流体(F)的容器时接收流体。
文档编号F16D13/64GK1763394SQ200510116570
公开日2006年4月26日 申请日期2005年9月8日 优先权日2004年9月8日
发明者K·E·莫根赛 申请人:伊顿公司