专利名称：受控的差速器致动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种差速器致动器，该差速器致动器通过一个螺线管施力的初级离合 器能够在一个被驱动的轮轴的轮轴半轴之间产生一种高度受控的连接。本发明的差速器组 件可以被适配为用于前轮驱动、后轮驱动、或四轮驱动的应用。例如，可以将该差速器组件 应用到一个前轮驱动的变速驱动桥上或一个全轮驱动的中央差速器上。
发明内容
根据本发明，使用了具有一个螺线管致动器滚珠坡道式操作器的电磁离合器组件 来使一对轮轴半轴进行选择性地连接或脱离连接。该电磁离合器组件包括一个初级或前导 摩擦式离合器组件，该初级或前导摩擦式离合器组件是受与一个次级或主摩擦式离合器组 件相连接的初级离合器的控制。 一个环形螺线管线圈以及壳体与一个环形电枢或柱塞相协作。当该线圈被通电时，该柱塞平移并且压縮该初级摩擦式离合器组件。该初级摩擦式离 合器组件的启动阻碍了滚珠坡道式操作器的这些构件之一的运动，这进而压縮将差速器支 架与这些轮轴半轴之一相连接的次级摩擦式离合器组件，结果导致差速器控制。这种连接 还具有将两个轮轴半轴直接进行连接的作用。该电磁离合器组件在轮轴半轴之间以较低的 用于控制该致动所必需的功耗提供了高度受控的连接。 通过与附图相结合进行的优选实施方案以及所附权利要求的以下说明，本发明的 另外的益处和优点对与本发明相关的领域的技术人员而言将变得清楚。
图1是经过根据本发明结合在车辆差速器组件中的受控的差速器致动器截取的 一个截面图。
图2是示出图1中所示的差速器致动器的支架子组件的部分切开的图解视图。
具体实施例方式
图1展示了根据本发明的一个差速器组件，该差速器组件总体上由参考号10指 示。动力通过传动轴12传送到差速器组件10上，该传动轴通过U形接头14与传动小齿轮 16相连接。差速器外壳18包围着差速器组件10的这些内部部件并且该差速器外壳是一个 含有润滑油的封闭的闭合体。小齿轮轴承20支撑着驱动小齿轮16进行旋转。传动轴12 典型地通过传送来自车辆原动机的机械动力的一个齿轮变速器或其他动力变速器与差速 器组件10相连接。支架组件22被安置在差速器外壳18之内。支架组件22包括壳体24， 该壳体形成一个径向伸出的肩部或凸缘26，其上通过多个螺钉紧固件57固定了环齿轮28。 传动小齿轮16的旋转致使环齿轮28以及支架壳体24旋转。当这些部件被定位在图1中 时，支架组件22围绕一条垂直轴线旋转。 一对轮轴半轴30与32从差速器外壳18中伸出、 并且通过适当的传动连接(如通用的或恒定速度接头)与横向放置的道路车轮相接合。在 其他应用中，轮轴半轴30与32延伸穿过多个刚性轮轴管而不结合在差速器与这些接合道 路的车轮之间的多个柔性转动连接。轮轴半轴30与32分别得到支撑用于在滚动元件轴承 34和36上旋转。支架轴38被定位在支架壳体24之内并且支撑着一对锥齿轮40和42。 一 对侧齿轮44和46与锥齿轮40和42相啮合并且被对应地附接到轮轴半轴30和32上。本 发明的差速器组件10能够被适配为用于前轮、后轮、或四轮驱动的应用。例如，差速器组件 10可以被应用在一个前轮驱动变速驱动桥上或一个全轮驱动中央差速器上。在前轮驱动应 用中，轮轴半轴将驱动车辆的前轮，或者在后轮驱动车辆的情况下轮轴半轴将驱动后轮。在 四轮驱动车辆的情况下，差速器组件10可被用来驱动前传动轴和后传动轴，而不是轮轴半 轴(在这种情况下元件30和32将是传动轴而不是轮轴半轴)。 以上说明的这些部件对于常规的开放式差速器是通用的。在以开放式差速器模式 运行时，驱动小齿轮16的旋转通过它与环齿轮28的啮合而引起支架壳体24的转动。支架 壳体24的这种转动运动致使锥齿轮40和42也进行旋转，这些锥齿轮通过与侧齿轮44和 46的啮合接合而被连接到轮轴半轴30和32上。这样一种开放式差速器安排允许轮轴半轴 30或32之一以与另一个轮轴半轴不同的速度来运行。根据本发明，使用了差速器致动器组件48，它选择性地将轮轴半轴32与支架壳体
424相连接。机械性地将这两个元件连接在一起具有的作用是使轮轴半轴30和32以相同的 速度或接近相同速度旋转。如将在以下更详细地说明，然而，在轮轴半轴32与支架壳体24 之间受限的摩擦式连接允许在轮轴半轴30与32之间发生一种可变程度的机械接合，其范 围是差速器以开放式差速器模式到完全连接的或"锁定的"状态下运行。对于跨过这些轮轴 的连接的调节提供了在许多运行状态下的改进的驱动性能(drivability)以及牵引性能。
现在参见图1和图2，差速器致动器组件48主要通过端盖50被安置在支架组件壳 体24之内，该端盖与支架壳体在支架凸缘26处接合。定位在通量集中环形壳体54内的一 个电磁螺线管线圈52被紧固在差速器外壳18之内。 一根导线55将电能提供给螺线管线 圈52。 一个环形螺线管电枢构件56环绕着螺线管线圈52以及环形壳体54的多个部分，该 电枢构件在其本身与壳体54之间形成一个小的气隙，并且与支架组件22 —同旋转。对螺 线管线圈52施加的电能致使电枢56被吸引朝向环形壳体54。接片73从壳体24中伸出 并且装配在由差速器外壳18形成的一个凹座之中从而定位该壳体并防止该壳体的转动运 动。 将电枢56与多个支柱或指销57相连接，这些支柱或指销穿过适当的轴向通道轴 向延伸离开该电枢。多个指销57是与施力片58相连接。 一个前导或初级摩擦式离合器组 件60被安置在端盖50的内表面与施力片58之间。螺线管线圈52的通电推动电枢56朝 向壳体54，这就关闭了这些部件之间的气隙并且推动初级离合器施力片58来压縮前导或 初级摩擦式离合器组件60。 初级离合器组件60包括第一多个具有较大直径的离合器片或盘62，它们具有与 由端盖50的内表面所形成的互补的凹形花键相接合的凸形件或多个外部花键。这些离合 器盘62因此与支架壳体24 —同旋转。第二多个具有较小直径的摩擦式离合器片或盘64交 叠在这些离合器盘62之中，它们与一个圆形离合器轮毂66的多个互补花键相接合。第一 多个离合器片62以及第二多个离合器片64在它们的界面处均优选地包括适当的摩擦离合 器纸或材料，当该摩擦式离合器纸或材料被安置在支架壳体24内并且被离合器流体槽浸 湿时最佳地起作用。离合器轮毂66被自由地可旋转地安置在输出轮毂68上。圆形离合器 轮毂66包括多个(优选为三个)倾斜的凹陷，这些凹陷以围绕输出轮毂68的轴线的一个 圆形图案进行安置。这些凹陷各自限定了螺旋环面的一个倾斜段。 一个负载传送构件(如 滚珠70)被安置在每个凹陷之内。输出轮毂68被安置为面向离合器轮毂66并且包括类似 的多个互补的按尺寸安排的凹陷。滚珠70被容纳和限制在离合器轮毂66与输出轮毂68 之间的这些对相对的凹陷之中。离合器轮毂66与输出轮毂68之间的相对转动致使多个滚 珠70在它们的凹陷内移动，这致使离合器轮毂66与输出轮毂68变得彼此分离，并且因此 这些元件包括一个相对旋转致动器。 离合器轮毂66、输出轮毂68、以及多个滚珠70—起协作以形成一个相对旋转致动 器，并且更确切地是一个滚珠坡道式致动器。这些装置所起作用是将部件(轮毂68与66) 之间的相对转动转化为轴向运动(轮毂66与68的分离)。将在此说明的滚珠坡道式致动 器替换为其他类型的相对旋转致动器是在本发明的范围之内。 —个主要或次级摩擦离合器组件72被安置在初级离合器组件60附近。次级离合 器组件72包括第一多个具有较大直径的摩擦离合器盘或片74，它们具有外部花键，这些外 部花键被接收在支架壳体24的内部直径的多个互补的凹形花键之内。第二多个具有较小
5直径的摩擦式离合器盘或片76被交叠在该第一多个摩擦式离合器片74之中，该第二多个 摩擦式离合器盘或片具有与轮轴轮毂78的互补配置的凸出花键相接合的多个内部的或凹 形的花键。这两组摩擦片74和76优选地在它们的界面处包括摩擦式离合器纸或材料，当 该摩擦式离合器纸或材料被安置并且被离合器流体浸湿时才最佳地起作用。轮轴轮毂78 包括与轮轴半轴32的花键末端相啮合的多个内部花键。因此轮轴半轴32具有一个末端花 键，该末端花键不但与轮轴轮毂78接合而且具有与侧齿轮46的花键接合。如在图1中最 佳地示出，差速器致动器组件48以一种紧凑形式被封装在环齿轮28的直径之内并且该差 速器致动器组件被包含在差速器外壳18之内。 在运行中，对螺线管线圈52施加的电能将电枢56拉向环形壳体54，从而压縮初 级离合器组件60并且产生拖曳力，该拖曳力趋向于使离合器轮毂66相对于输出轮毂68转 动，从而致使这些负载传送滚珠70在它们的凹陷之内向上移动并且因此驱动离合器轮毂 66与输出轮毂68分离。输出轮毂68起一个施力板的作用，从而轴向移动压縮了次级离合 器组件72。对次级离合器组件72施力具有的作用是将支架壳体24连接到轮轴半轴32上。 如先前所提到的，这所具有的作用是限制在轮轴半轴30与32之间的相对转动，因此在这些 轮轴半轴之间提供了一定程度的摩擦式连接。在其中具有多个滚珠轴承70的这些凹陷的 几何特征被设计为使这些离合器不会自身致动。换言之，可以通过调整施加到螺线管线圈 52上的电流来提供连接扭矩在轮轴半轴30与32之间的受控的应用。
应该指出，用于压縮主要或次级离合器组件72的驱动输入仅在轮轴半轴32与支 架壳体24之间存在一个相对的速度差异时才发生。正是这个相对速度上的差异使得相对 转动发生在离合器轮毂66与输出轮毂68之间。这种相对转动能够发生在任一转动方向的 意义上。在某些运行状态下，轮轴半轴32将比支架壳体转动得更快，而在其它应用中则更 慢。在每种情况下，该相对速度差异发生在离合器轮毂66与输出轮毂68之间，这使滚珠70 能够致动次级离合器组件72。差速器致动器48的这些内部部件的另外的细节由本发明的 受让人所共同拥有的美国专利号6， 905， 008来提供，该专利通过引用而结合在此。
虽然以上的说明构成了本发明的优选实施方案，但应该认识到本发明可容许变 更、变体以及改变而不背离所附权利要求的适当范围和公平的含意。
权利要求
一种用于以下类型的机动车辆动力传动系的受控差速器组件(10)，该类型的差速器组件具有一个输入小齿轮(16)并且驱动一对轮轴半轴(30、32)，该受控的差速器组件包括一个支架组件(22)，该支架组件在包围该差速器组件的多个内部部件的一个外壳(18)之内，该支架组件被驱动以便在该差速器外壳内旋转，该支架组件具有一个壳体(24)，该壳体包围与这些轮轴半轴相连接的多个齿轮(28，40，42，44，46)，一个差速器致动器组件(48)，该差速器致动器组件具有被安装到该差速器外壳上的螺线管线圈(52)；以及一个电枢(56)，该电枢被附接到该支架壳体上并且与该支架组件一同可旋转并且被定位为邻近该螺线管线圈并且与一个施力片(58)相连接；一个初级离合器组件(60)，该初级离合器组件具有由该支架壳体承载的一个第一组的多个片(62)以及与一个离合器轮毂(66)相连接的一个第二组的多个片(64)；一个次级离合器组件(72)，该次级离合器组件具有由该支架壳体承载的一个第一组的多个片(74)以及与一个轮轴轮毂(78)相连接的一个第二组的多个片(76)，该轮轴轮毂与这些轮轴半轴之一相连接；在该离合器轮毂与该输出轮毂之间起作用的一个相对转动致动器(66，68，70)，其中在该离合器轮毂与该输出轮毂之间的相对转动致使该离合器轮毂与该输出轮毂之间的分离，并且该输出轮毂起作用来压缩该次级离合器组件的这些第一片以及第二片，并且其中该螺线管线圈的通电致使该电枢朝向该螺线管线圈移动从而导致该施力片压缩该初级离合器组件并且通过相对转动致动器来致动该次级离合器组件，从而使该支架与一个轮轴半轴相连接。
2. 根据权利要求1所述的受控差速器组件，其中该相对转动致动器是一个滚珠坡道式 致动器。
3. 根据权利要求l所述的受控差速器组件，其中该支架组件被一个环齿轮(28)驱动而 旋转，该环齿轮被附接到由该输入小齿轮驱动的支架壳体上。
4. 根据权利要求3所述的受控差速器组件，其中该初级离合器与次级离合器被包含在 该支架壳体之内并且沿径向在该环齿轮之内。
5. 根据权利要求1所述的受控差速器组件，其中该差速器壳体包括浸泡该初级以及次 级离合器组件的一种内部液体离合器流体。
6. 根据权利要求1所述的受控差速器组件，其中该差速器组件与机动车辆的前轮相连接。
7. 根据权利要求1所述的受控差速器组件，其中该差速器组件与机动车辆的后轮相连接。
8. 根据权利要求1所述的受控差速器组件，其中该差速器组件被连接在机动车辆的前 轮轮轴与后轮轮轴之间。
9. 根据权利要求l所述的受控差速器组件，其中该差速器壳体通过一对侧齿轮(44， 46)与这些轮轴半轴相连接，其中与这些轮轴半轴之一相连接并且与一对锥齿轮(40,42) 相啮合的这些侧齿轮之一由该支架壳体驱动进行旋转。
10. 根据权利要求8所述的受控差速器组件，其中这些轮轴半轴之一具有与这些侧齿 轮之一 以及该轮轴轮毂的一个花键连接。
全文摘要
一种受控的差速器致动器被具体地适配为用于机动车辆动力传动系的差速器应用。该差速器致动器结合了一个电磁应用的第一或初级离合器，该第一或初级离合器通过一个滚珠坡道式操作器被连接到一个第二多片式离合器组件上。对螺线管线圈通电选择性地应用该主要离合器组件，该主要离合器组件被连接到一个差速器支架上以及与该差速器组件相连的这些轴的半轴之一上。对施加到螺线管线圈上的电流的调整允许在多个差速器轴的半轴之间的一种选择性摩擦式连接，这种连接为相关联的机动车辆提供了令人希望的牵引特征。
文档编号F16H48/00GK101796329SQ200880104641
公开日2010年8月4日 申请日期2008年8月13日 优先权日2007年9月13日
发明者J·巴拉齐, L·A·普里查德 申请人:博格华纳公司