专利名称：具有逻辑控制电气配线的电子控制的锁止差速器的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及电子控制的锁止差速器，尤其涉及具有适于逻辑控制差速器操作 的电气配线的电子控制的锁止差速器。
背景技术：
在汽车领域的中请中，相关技术中的电子控制的锁止差速器可以是手动驱动并且 特别用于四轮驱动(4WD)的汽车中，以允许差速器被锁止或在不需要时解锁。司机可以通 过手动触发安装在车辆仪表盘或控制台上的开关或按钮锁止前轮和/或后轮。在配件市场 中，这种类型的扭矩控制设备是公知的。更具体地，一配件系统包括这样一种差速器，即其 可以利用电气配线，传动服务包(gear-service kit)、锁止机构包、定子/电枢包、以及通 用线路包。这种配件差速器应当仅能在特定条件下被致动——特别是，当车辆需要四轮驱 动功能或其相对缓慢地行驶(不大于约IOmph)。但是，一旦四轮驱动车辆的司机手动触发所述电控制差速器，所述差速器保持通 电直到司机通常通过推压按钮或启动开关手动地解除触发。实际上，差速器不一定需要在 司机解除开关触发之前的实际时间的长度上保持通电。此外，当车辆关闭时如果差速器保 持通电，即使差速器的操作并非实际需要，但当车辆重新启动时差速器会自动恢复通电。另 外，司机可能不注意地撞击开关，从而在车辆以高速行驶(如70mph)时很危险地触发所述 开关。无论如何，差速器的不必要的操作会导致在行驶过程中四轮驱动车辆的车轴不必要 地锁止，接着，这会导致差速器和相关部件以及车轴和对应车轮的过早磨损。此外，作为差 速器长时间不必要地被频繁启动的后果，四轮驱动车辆的电池会过早地耗尽。因此，需要这样的用于电子致动的锁止差速器的相关技术，其能够为四轮驱动车 辆提供控制、电力、牵引、以及越野(off-road)性能。现有技术中需要这样一种差速器，其 可以防止在四轮驱动的功能是不必要的或是车辆并非以相对较低的速度行驶时致动差速 器。现有技术中还需要这样一种差速器，其控制瞬时“开/关”锁闭以及差速器电力的切 断。现有技术中还需要这样一种差速器，其不会引起相关部件和车轴以及对应轮胎的过早 磨损，并且对乘客来说更安全。现有技术中还需要这样一种差速器，其有助于为车辆的电池 提供更长的寿命。特别地，现有技术中需要结合有这些特征的配件电致动锁止差速器系统。
发明内容
本发明克服了现有技术中电控制锁止差速器中存在的缺陷，所述差速器包括电磁 线圈和适于差速器逻辑控制操作的电气配线并具有电路。所述电路具有锁闭开关，其电连 接到第一电源并适于提供差速器的锁闭电力。双极双投控制继电器电连接到锁闭开关，并 且其包括第一开关，第二开关和线圈。所述第二开关适于“跨接(jump)”所述锁闭开关。当 电气配线的电源被切断时所述电路禁用，而当电气配线的电源接通时电路处于“等待”模 式。一旦锁闭开关被触发，来自电路起始点的电流流经所述电路以触发继电器，所述第一开 关闭合以激励差速器，所述第二开关闭合从而电流“跨接”锁闭开关，从而差速器被致动。
本发明的电控制锁止差速器向四轮驱动车辆提供控制、电力、牵引、以及越野性 能。同时，控制瞬时“开/关”锁闭和差速器电力的切断。并且，当车辆的四轮驱动功能是 不需要或是不必要时，或是四轮驱动车辆并非以相对较低的速度行驶时，可以防止差速器 的致动。此外，差速器的操作被逻辑控制，从而差速器自动地解除接合，并且因此当四轮驱 动车辆脱离第一档或倒车档时被解锁。此外，四轮驱动车辆的差速器和相关部件以及车轴 和对应轮胎的磨损不会过早。此外，由于当四轮驱动车辆的电源被切断时差速器重置，因此 差速器有助于为车辆的电池提供更长的寿命。另外，差速器的电气配线可以是配件电致动 锁止差速器系统的一部分。差速器的电气配线可以与OEM应用一同使用。在阅读随后所附说明结合所附附图可以同样更好的理解本发明的其它目标、特 征、以及优点。
图1为本发明的电子控制锁止差速器的轴向横截面视图，其示出了处于被致动、 锁止模式下的差速器；图2为图1中所示差速器的放大片段轴向横截面视图，其中示出了处于未致动、未 锁止模式下的差速器；以及图3为逻辑控制图1和2中示出的所述电子控制的锁止差速器的本发明电气配线 的电路的示意图。
具体实施例方式现在参见附图，其中使用相同的附图标记指示相同的结构，能够逻辑控制本发明 的电气配线的电控制锁止差速器的一个实施例总体如10所示。本领域技术人员应当理解， 差速器10可以用于四轮驱动车辆，特别地，通常可以用于任何适合的车辆中。应当理解，本 发明的电气配线可以与任何适合的电控制锁止差速器一起应用。下文所描述的并在图1和 2中示出的仅仅是示例性的，并且所述电气配线可以用于结构和功能与这个示例不同的电 控制锁止差速器中。还应当理解，所述电气配线可以通过OEM或配件来应用。在后者的情 况下，电气配线仅仅是系统的一部分，所述系统还可以包括传动服务包、锁止机构包、定子/ 电枢包、以及通用线路包(未示出或描述)。本领域技术人员应该能够仅利用电气配线、各 个装备包、以及必要的工具将差速器组装到车辆上(未示出)。如图1和2中所示，差速器10包括总体如12所示的齿轮箱，以及总体如14所示 的端盖，其可以通过合适的紧固件如通过多个螺栓(未示出)固定到齿轮箱12上。所述齿 轮箱12和端盖14彼此合作以定义总体如16所示的齿轮腔。对差速器10输入的扭矩通常 通过输入环形齿轮(未示出)输入，如现有技术所公知的，该输入环形齿轮可以被附接到凸 缘18上。齿轮组支承于齿轮腔16中，并且其具有至少一对输入小齿轮20 (在图中仅示出 了其中一个)。所述小齿轮20围绕小齿轮轴22旋转地安装，所述小齿轮轴22通过任意适 合的装置相对于齿轮箱12被固定。所述小齿轮20为齿轮组的输入齿轮，并且其与左侧和 右侧齿轮(总体如24、26所示)的各自的齿轮对啮合接合地设置。所述侧齿轮24、26定 义各自内、直的齿条28、30，所述齿条适于与左和右车轴(未示出)的各自的外齿条匹配接 合。所述齿轮箱12定义了环形毂部分32、34，其中可以在该环形毂部分上安装各自的轴承
5组对，所述轴承组用于为差速器10相对于外部壳体或支架的旋转提供旋转支承(未示出)。旋转防止机构，总体如36所示，其具有总体环形颈圈元件38，并且其完全置于齿 轮箱12中并且关于侧齿轮24 (第一输出齿轮)可操作地相关联。致动器，总体如40所示， 其基本置于齿轮箱12的外部。更具体地，驱动器40被置于齿轮箱12的端部并关于齿轮箱 12靠近侧齿轮26 (第二输出齿轮)，并且其具有单个斜面板(ramp plate)，总体如42所示， 其定义了多个倾斜表面44。所述齿轮箱12定义了多个圆柱形开口 46，在每个开口 46中可 滑动地设置伸长的柱形致动元件48。每个致动元件48都有一个倾斜表面44。差速器10 的锁止机构包括颈圈元件38和致动元件48。所述驱动器40还具有电磁线圈，总体如50 所示，所述电磁线圈在斜面板42上施加所需的减速扭矩，从而开始所述致动元件48的斜升 (ramp-up)。所述颈圈元件38通过波形弹簧52朝向未致动的“解锁”模式偏置。所述电磁 线圈50通过一对电引线54激励。在车辆的正常直行操作中，在左和右车轴或侧齿轮24、26之间不会出现差速。因 此，小齿轮20不会相对于齿轮轴22旋转。因此，齿轮箱12、小齿轮20、以及侧齿轮24、26 全部围绕旋转轴线“A”旋转，如同所述齿轮箱12、小齿轮20、以及侧齿轮24、26为一实体单兀。所述差速器10可以手动控制，其中汽车司机手动地选择“锁止”模式(而不是“解 锁”模式)以操作差速器10。比如说，当车辆静止时，司机可以简单地手动触发安装在车辆 仪表盘或控制台(未示出)上的开关或按钮(未示出)(如简单的瞬时型“开/关”触发器 或摇臂开关或按钮)。以这种方式，电路(如下文中将要描述的)闭合，因此在电路中以及 位于触发开关或按钮中或附近的灯(未示出)中提供电流，以向司机显示差速器被致动。电 流在电路中流动并且最终流入差速器10的电磁线圈50中。所述差速器10随后当例如车 辆处于一档或倒车档时在“锁止”模式中操作。以这种方式，所述第一输出齿轮24相对于 齿轮箱12被锁止，从而防止第一齿轮24和齿轮箱12之间产生进一步的差速。图1示出了 处于被致动状态即“锁止”模式中的差速器，而图2示出了处于未致动状态即“解锁”模式 中的差速器。图3示出了用于差速器10的逻辑控制电气配线的电路，总体如56所示。更具体 地，电路56示出差速器10的电磁线圈50和引线(pigtail)或双针连接器58，其适于插入 电气配线的一对对接头连接器60。(所述引线58可以是电磁线圈50的一部分。)以这种 方式，差速器10电连接到所述电气配线上。触发器或锁闭开关总体如62所示，并且包括 “开”开关64，其通常是打开的，以及“关”开关66，其通常是闭合的。所述触发开关62适于 提供锁闭“开/关”电源和“打开/闭合”组合，并且电连接到灯，所述灯由68表示并且其 适于在灯68点亮时指示司机差速器10被致动。灯68接着电连接到底盘70上，其中所述 电气配线安装在底盘70上并且电路56在其上接地。所述“开” “关”开关64/66电连接到双极双投控制继电器，其总体如72所示，其 包括第一开关74、第二开关76、以及线圈78。在图3中，所述第一和第二开关相对于彼此来 说，所述第一开关示出为上开关74，而第二开关示出为下开关76。更具体是，上开关74包 括高电流的触点组，下开关76包括低电流的触点组，并且当电流变化时线圈78将反电动势 引入电路56中。在一个实施例中，继电器72可以是“TvcoVF28系列”继电器。所述下开关 76适于“跨接”所述“开”开关。
电源(如12V电池80)电连接到熔丝(如10安熔丝82)，并且该熔丝随后电连接 到继电器72。这种组合适于提供12V/10A的最大切换。电池80同时电连接到“开”开关 64。另一个电源(如12V开关点火或钥匙开关84)适于提供高侧故障切断，并且其电连接 到第一齿轮开关86，第一齿轮开关86又电连接到“开”和“关”开关64、66。所述第一齿轮 开关86为常开的微型开关。仅当车辆处于第一档时，所述第一齿轮开关86通过与车辆变 速杆的机械连接闭合。倒车档开关88电连接到现有的12V电源上，从而因此适于从现有的12V电源(如 电池80或开关点火84)接收电流——并且仅当车辆倒车档时通过与车辆变速杆的机械连 接闭合。所述倒车档开关88同时电连接到车辆的“倒车”灯，总体如90所示。所述“倒车” 灯包括一对灯泡92，94，并且当灯泡92，94点亮时指示所述车辆处于倒车档。灯泡92，94又 电连接到底盘70(接地)。所述倒车档开关88同时电连接到将电流传导至“开”和“关”开 关64、66的二极管96。在一个实施例中，二极管96可以是“1N5402” 二极管。此外，串联 (in-line) 二极管98可以靠近对接头连接器60设置，并且将电流传导至继电器72并阻尼 削弱反向偏置电压峰。继电器72通过来自电池80、第一档开关86、倒车档开关88、以及“开”和“关”开 关64、66中的任意部件触发，并且通过将电流转移至底盘70(地)、差速器10的电磁线圈 50、或是串联二极管98以控制电流。此外，当车辆从第一档变换至倒车档时，电路56再次 触发。此外，一旦车辆电源断开，电路56断电(drops)。本领域技术人员应当理解，电路56可以通过任意适合的装置电连接到差速器10、 电池80、以及开关点火84中的每个上。应当理解，所述第一和第二开关74、76彼此可以具 有任意适合的关系。还应当理解，继电器72可以是任意适合类型的继电器。还应当理解， 二极管96/98中的每一个可以是任意适合类型的二极管。还应当理解，双针连接器58和串 联二极管98可以备用。还应当理解，当车辆处于第一档和倒车档时，第一档开关86和倒车 档开关88可以通过任意适合的方式被闭合，如通过计算机指令。还应当理解，经过电路56 的电流流动路径可以在电路56的任意适合的点处开始。在操作中，当来自开关点火84的电源被切断，电路56的全部功能都会禁用，并且 因此在电路56中没有电流流动。但是，当来自点火开关84的电源被接通时，电路处于“等 待”模式。在该模式，12V直流电在“开”开关64处“等待”触发差速器10，并且在电路56 中仍然没有电流流动。特别如图3中所示，电压施加于“开”开关64的紧邻左侧。一旦司机触发触发开关62 (将触发开关62推压至“开”位置)，电流从位于图3中 的底盘70(地)处的起始点“S”向并且经过线圈78流动，并流经常闭的“关”开关66。电 流继续向并且经过“开”开关64，并流至熔丝82从而触发继电器72。一旦触发，上开关74 接着闭合以激励差速器10的电磁线圈5。与此同时，下开关76闭合从而电流“跨接” “开” 开关64，差速器10被致动至“锁止”模式。结果，灯泡68点亮以向司机指示差速器10被致 动。所述差速器10保持锁止直到触发开关62被推压至“关”位置或是来自开关点火 84的电源被中断或切断。两种情况下，电路56被断电或禁用，接着差速器10被解锁。结 果，灯泡68关掉以向司机指示差速器10未被致动。并且，差速器10不会重新致动(并且 灯泡68不会重新点亮)直到司机命令电路56致动差速器10。
所述电气配线允许在向差速器10提供安全性特征的同时控制所述差速器10。电 气配线的操作基于锁闭继电器系统并且与双极双投控制继电器结合。所述电气配线提供通 过差速器10的电力锁闭或保持功能的瞬时“开/关”控制和来自开关点火84线路的外部 安全输入。所述电气配线还保护差速器10免于错误致动的情况，并且因此消除车辆的不必 要或不需要的电流消耗和差速器10的非指令性使用。差速器10向四轮驱动车辆提供控制、电力、牵弓丨、以及越野性能。同时控制差速 器10的瞬时“开/关”锁闭和电力切断。并且，当车辆的四轮驱动功能是不需要的或者四 轮驱动车辆并非以相对较低的速度行驶时可以防止车速器10的致动。此外，差速器10的 操作被逻辑控制，从而当四轮驱动脱离第一档或倒车档时，差速器10自动地脱开并且因此 解锁。此外，不会过早的磨损四轮驱动车辆的差速器10和相关部件以及车轴和对应车轮。 此外，由于当四轮驱动车辆的电源被切断时差速器10重置，因此差速器10有助于为车辆电 池提供更长的寿命。另外，差速器10的电气配线可以是配件电致动锁止差速器系统的一部 分。所述差速器10的电气配线可以与OEM应用一同使用。本发明已经以示意性的方式进行了描述。应当理解，这里使用的术语出于描述的 目的而不是限定的目的。本发明的许多改进和变形根据上述教导都是可能的。因此在所附 权利要求的范围内都可以实施本发明，而不是仅如本发明所特别描述的范围内实施。
权利要求
一种电子控制的锁止差速器(10)，包括电磁线圈(50)；以及电气配线，其适于逻辑控制所述差速器的操作，并且包括电路(56)，其具有锁闭开关(62)，其电连接到第一电源并适于提供所述差速器的锁闭电力；以及双极双投控制继电器(72)，其电连接到所述锁闭开关(62)，并且包括第一开关(74)、第二开关(76)、以及线圈(78)，所述第二开关(76)适于“跨接”所述锁闭开关(62)；其中当所述电气配线的电源被切断时，所述电路(56)禁用，当所述电气配线的电源接通时，所述电路(56)处于“等待”模式，一旦所述锁闭开关(62)被触发，来自所述电路的起始点的电流流经所述电路以触发所述继电器(72)，所述第一开关(74)闭合以激励所述差速器，所述第二开关(76)闭合从而电流“跨接”所述锁闭开关(62)，从而所述差速器被致动。
2.如权利要求1所述的电控制锁止差速器(10)，其中所述第一开关(74)包括高电流 的触点组，所述第二开关(76)包括低电流的触点组，所述线圈(78)适于当电流变化时将反 电动势引入所述电路中。
3.如权利要求1所述的电控制锁止差速器(10)，其中所述电气配线被安装在底盘上， 并且所述电路(56)在底盘上接地。
4.如权利要求1所述的电控制锁止差速器(10)，其中所述电气配线还包括串联二极管 (98)，其适于将电流传导至所述继电器(72)并且阻尼削弱反向偏置电压峰。
5.如权利要求1所述的电控制锁止差速器(10)，其中所述电气配线还包括连接器 (60)，其适于插入所述电磁线圈(50)以将所述电磁线圈(50)电连接到所述电气配线上。
6.如权利要求1所述的电控制锁止差速器(10)，其中所述锁闭开关(62)包括常开的 “开”开关(64)和常闭的“关”开关(66)，所述“开”开关(64)适于被所述第二开关(72) “跨 接”，其中一旦所述“开”开关(64)被触发，从所述电路的所述起始点流动的电流流经所述电 路以触发所述继电器(72)，所述第一开关(74)闭合以激励所述差速器，所述第二开关(76) 闭合从而电流“跨接”所述“开”开关(64)，从而所述差速器被致动。
7.如权利要求6所述的电控制锁止差速器(10)，其中所述电路还包括第一档开关 (86)，其电连接到第二电源和所述“开”和“关”开关，并且所述第一档开关(86)通常是打 开的，仅当使用所述差速器的车辆处于第一档时，所述第一档开关(86)闭合。
8.如权利要求7所述的电控制锁止差速器(10)，其中所述电路还包括倒车档开关 (88)，其电连接到所述第一和第二电源中的任一个和所述“开”和“关”开关(64，66)上，并 且所述倒车档开关(88)通常为打开的，仅当车辆处于倒车档时，所述倒车档开关(88)闭合。
9.如权利要求8所述的电控制锁止差速器(10)，其中所述第一档开关(86)和倒车档 开关(88)中的每一个通过与车辆的变速杆的机械连接闭合。
10.如权利要求8所述的电控制锁止差速器(10)，其中所述倒车档开关(88)电连接到 二极管(96)上，所述二极管(96)适于将电流传导至所述“开”和“关”开关。
11.一种电气配线，其适于逻辑控制电控制锁止差速器的操作，所述电气配线包括电路(56)，其包括锁闭开关(62)，其电连接到第一电源并适于提供所述差速器的锁闭电力；以及双极双投控制继电器(72)，其电连接到所述锁闭开关(62)，并且包括第一开关(74)、 第二开关(76)、以及线圈(78)，所述第二开关(76)适于“跨接”所述锁闭开关(62)；其中当所述电气配线的电源被切断时所述电路(56)禁用，当所述电气配线的电源接 通时所述电路(56)处于“等待”模式，一旦所述锁闭开关(62)被触发，来自所述电路的起始 点的电流流经所述电路以触发所述继电器(72)，所述第一开关(74)闭合以激励所述差速 器，所述第二开关(76)闭合从而电流“跨接”所述锁闭开关(62)，从而所述差速器被致动。
12.如权利要求11所述的电气配线，其中所述第一开关(74)包括高电流的触点组，所 述第二开关(76)包括低电流的触点组，所述线圈(78)适于当电流变化时将反电动势引入 所述电路中。
13.如权利要求11所述的电气配线，其中所述电气配线被安装在底盘上，并且所述电 路(56)在底盘上接地。
14.如权利要求11所述的电气配线，其中所述电气配线还包括串联二极管(98)，其适 于将电流传导至所述继电器(72)并且阻尼削弱反向偏致电压峰。
15.如权利要求11所述的电气配线，其中所述电气配线还包括连接器(60)，其适于插 入所述电气配线的所述连接器以将所述差速器电连接到所述电气配线上。
16.如权利要求11所述的电气配线，其中所述锁闭开关(62)包括常开的“开”开关 (64)和常闭的“关”开关(66)，所述“开”开关(64)适于被所述第二开关(76) “跨接”，其 中一旦所述“开”开关(64)被触发，从所述电路的所述起始点流动的电流流经所述电路以 触发所述继电器(72)，所述第一开关(74)闭合以激励所述差速器，所述第二开关(76)闭合 从而电流“跨接”所述“开”开关(64)，从而所述差速器被致动。
17.如权利要求16所述的电气配线，其中所述电路(56)还包括第一档开关(86)，其电 连接到第二电源和所述“开”和“关”开关，并且所述第一档开关(86)通常是打开的，仅当 使用所述差速器的车辆处于第一档时，所述第一档开关(86)闭合。
18.如权利要求17所述的电气配线，其中所述电路(56)还包括倒车档开关(88)，其电 连接到所述第一和第二电源中的任一个和所述“开”和“关”开关(64，66)，并且所述倒车档 开关(88)通常为打开的，仅当车辆处于倒车档时，所述倒车档开关(88)闭合。
19.如权利要求18所述的电气配线，其中所述第一档开关(86)和倒车档开关(88)中 的每一个通过与车辆的变速杆的机械连接闭合。
20.如权利要求18所述的电气配线，其中所述倒车档开关(88)电连接到二极管(96) 上，所述二极管(96)适于将电流传导至所述“开”和“关”开关。
全文摘要
一种电子控制的锁止差速器(10)，包括电磁线圈(50)，以及电气配线，所述电气配线适于逻辑控制所述差速器的操作，并且包括电路(56)，所述电路具有锁闭开关(62)，其电连接到第一电源并适于提供所述差速器的锁闭电力。双极双投控制继电器(72)电连接到所述锁闭开关(62)，并且包括第一开关(74)、第二开关(76)、以及线圈(78)，所述第二开关(76)适于“跨接”所述锁闭开关(62)。当所述电气配线的电源被切断时所述电路(56)禁用，当所述电气配线的电源接通时其处于“等待”模式。一旦所述锁闭开关(62)被触发，来自所述电路的起始点的电流流经所述电路以触发所述继电器(72)，所述第一开关(74)闭合以激励所述差速器，所述第二开关(76)闭合从而电流“跨接”所述锁闭开关(62)，从而所述差速器被致动。
文档编号F16H48/30GK101893079SQ20101022520
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者T·A·戴顿 申请人:伊顿公司